Leis de Abrams, Lyse e Molinari - Pedras Naturais e Rochas na Construção Civil

LEI DE ABRAMS fg k1 k2ac chamando ac de x k2 10b b logfg1 2x1 x2 x3 log fg2 2x2 x1 x3 log fg3 2x3 x1 x2 2x12 x22 x32 2 x1x2 x1x3 x2x3 k1 1013 log fg1 log fg2 log fg3 bx1 x2 x3 LEI DE LYSE m k3 k4 ac Chamando ac de x k4 m1x1 m2x2 m3x3 m2 x1 x2 x3 x12 x22 x32 x1 x2 x32 3 k3 m2 k4 3x1 x2 x3 LEI DE MOLINARI C 1000 k5 k6 m k6 1000 x m1 c1 m2 c2 m3 c3 m2 1 c1 1 c2 1 c3 m12 m22 m32 m1 m2 m32 3 k5 1000 3 1 c1 1 c2 1 c3 k6 1000m1 m2 m3 Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Civil MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL I Prof Dr Luiz Roberto Prudêncio Jr 1 1 PEDRAS NATURAIS 11 Definição Do ponto de vista de geologia denominamse rochas todos os elementos constituintes da crosta terrestre quaisquer que sejam sua origem composição e estrutura A ABNT define Rochas são materiais constituintes essenciais da crosta terrestre provenientes da solidificação do magma ou de rochas vulcânicas ou da consolidação de depósitos sedimentares tendo ou não sofrido transformações metamórficas Estes materiais apresentam elevada resistência mecânica somente modificável por contatos com a água e ar em casos muito especiais 12 Utilização Da rocha podem ser extraídos blocos matacões agregados e pedras de construção nestas últimas encontramse pedras de alvenaria guias paralelepípedos lajotas e placas de revestimento 13 Histórico Os materiais naturais são os mais antigos utilizados pelo homem pelo fato de poderem ser empregados sem grandes transformações em relação ao seu estado original É estimado que em 3000 AC as pedras já eram utilizadas em formas primitivas de construções Ainda na idade antiga destacamse contruções vultuosas como as pirâmides do Egito erigidas com blocos de rochas calcárias Na idade média a pedra foi o material estrutural mais importante A construção de suntuosos castelos medievais e grandes catedrais é uma prova disto Posteriormente com o aparecimento das estruturas metálicas no século XIX e o desenvolvimento do concreto armado no século XX a pedra como material estrutural sofreu forte impacto principalmente por não ter uma resistência à tração da mesma ordem de grandeza de sua resistência à compressão Os novos materiais em contrapartida por possuirem boa resistência à tração e compressão propiciaram uma verdadeira revolução nas formas e concepções arquitetônicas Diante da situação criada a pedra de construção passou a ter seu campo de aplicação bem definido e limitado muros de arrimo fundações pouco profundas blocos de pavimentação descontínua e agregado componente do concreto de cimento portland ou da mistura betuminosa usada em pavimentação Mais adiante a pedra foi utilizada sob novas formas de aplicação como por exemplo placas de revestimentos de paredes e pisos funcionando neste caso não como material suporte ou de base mas como elemento de acabamento e proteção devido à sua grande durabilidade e efeito estético inigualável pela cor e textura Mas é ainda como material agregado que hoje o material ocupa novamente a primeira linha em importância dentre os materiais de construção 2 14 Classificação das Rochas 141 Classificação Geológica a Rochas ígneas ou magmáticas Formadas pela consolidação do material proveniente de uma fusão total ou parcial do magma b Rochas sedimentares Formadas pela consolidação de sedimentos transportados e depositados pela água ou pelo vento c Rochas metamórficas Formadas pela alteração gradual das rochas sedimentares ou das rochas ígneas pela ação de calor e altas pressões 142 Classificação Tecnológica a Rochas silicosas São rochas em que predomina a sílica Têm as maiores resistências mecânicas e maior durabilidade b Rochas calcárias Predomina o CaCO3 São rochas de boa resistência mas de durabilidade considerada média c Rochas argilosas Predomina a argila Têm baixíssima resistência mecânica e baixíssima durabilidade 143 Classificação combinada Rochas Silicosas Ígneas Sedimentares Metamórficas Rochas Calcárias Metamórficas Sedimentares Rochas Argilosas Sedimentares 15 Características Físicas 151 Massa Específica É a relação entre massa e volume Massa Específica Aparente d1 No volume considerase o material sólido os vazios permeáveis e impermeáveis d1 m Vap 3 Massa Específica Absoluta D Do volume eliminamse todos os espaços vazios D m Vabs Porosidade P É a relação entre o volume de vazios e o volume aparente do material P Vv Vap Vap Vabs Vap md1 mD md1 P 1 d1D Classificação quanto à porosidade P 1 Rocha muito compacta 1 P 25 Rocha com pequena porosidade 25 P 5 Rocha com regular porosidade 5 P 10 Rocha bastante porosa 10 P 20 Rocha muito porosa P 20 Rocha fortemente porosa Compacidade C É a relação entre o volume de sólidos e o volume aparente da pedra C Vabs Vap mD md1 C d1D Permeabilidade É a propriedade de se deixar atravessar por gases e líquidos Higroscopicidade É a propriedade de absorver água por capilaridade Gelividade Consiste na transformação em gelo com consequente aumento de volume da água infiltrada na pedra Condutibilidade Térmica Propriedade relacionada com a velocidade de transmissão de calor Comparada com os metais as pedras podem ser consideradas más condutoras de calor apesar de não poderem ser consideradas bons isolantes térmicos Comparandose o desempenho de paredes construidas com diversos materiais de construção quanto ao isolamento térmico e considerando uma parede de 12cm de espessura de tijolo furado rebocada como referência Parede de 12cm tijolo furado rebocada 100 Parede de 12cm tijolo maciço rebocada 77 Parede de 25cm de madeira 67 Parede de 15cm de concreto 62 Parede de 20cm de pedra 56 Dureza A escala de dureza de Mohs tem pouca importância no estudo tecnológico das pedras Praticamente avaliase a dureza pela maior ou menor facilidade de se deixar serrar classificandose as pedras em a Brandas Serradas facilmente por serra de dentes Ex Tufos vulcânicos 4 b Semiduras Dificilmente serradas por serra de dentes e facilmente pela serra lisa com areia ou esmeril Ex Calcários compactos c Duras Só serradas pela serra lisa Ex mármores d Duríssimas Dificilmente serradas pela serra lisa facilmente com serras diamantadas ou com carborundum Ex granito Esta propriedade é importante porque afeta a trabalhabilidade da pedra e está intimamente ligada ao seu custo 16 Características Mecânicas 161 Resistência à compressão tração flexão e cisalhamento As pedras em geral resistem bem à compressão e mal à tração Certos fatores influem na resistência como orientação do esforço no caso de rochas estratificadas e umidade A resistência à compressão é um dado interessante para poderse avaliar indiretamente as outras propriedades Cisalhamento 110 a 115 da resistência à compressão Tração 120 a 140 da resistência à compressão Flexão 110 a 115 da resistência à compressão 162 Desgaste Existem duas maneiras de executar um ensaio de desgaste Sua escolha está condicionada ao tipo de aplicação desejado da rocha a O material é atritado contra um disco horizontal que gira e usase um abrasivo areia ou coríndon resistência à abrasão Este ensaio e recomendado para pedras de revestimento de piso b Por desgaste recíproco atrito de pedaços de pedra O ensaio mais conhecido é o de Abrasão Los Angeles e é recomendado para qualificação de agregados para uso em concretos asfálticos ou de cimento Portland 17 Rochas mais comumente empregadas em construção civil 171 Granito Rocha ígnea muito dura de textura cristalina e de grãos finos ou médios Tem fratura irregular ou concóide conchoidal e é muito comum na natureza Compõemse de quartzo feldspato e mica A cor predominante do granito depende principalmente do feldspato e 5 pode ser rósea marrom amarelada cinza ou azulada Sua densidade varia de 25 a 30 e sua resistência à compressão é em média 150 MPa O granito é exelente pedra de construção desde que não se apresente alterado Sua resistência mecânica e durabilidade estão entre as maiores em se tratando de pedras utilizadas em construção Sua dureza entretanto dificulta o trabalho da pedra sendo por isto vantajoso executarse este trabalho próximo à extração porque a água da pedreira que permanece em seus interstícios e vazios facilita muito a ação das ferramentas Esta propriedade também é responsável pelo enorme desgaste sofrido pelos britadores e peneiras empregados na produção de agregados É muito indicado para calçamento por resistir excepcionalmente bem ao choque e desgaste Em todas as obras em que predomina os esforços de compressão é aconselhável o seu uso tais como muros de arrimo alvenarias e mesmo pontes em arco Sua utilização principal é como agregado base de pavimentos concretos asfálticos e de cimento Portland Atualmente tem sido muito utilizado como revestimento de pisos e paredes na forma polida por sua aparêcia estética textura coloração resistência ao desgaste e durabilidade 172 Gnaisses Rochas metamórficas que caracterizamse pela xistosidade particular que constitui a estrutura gnáissica Representam o último grau de alteração de rochas sedimentares e constituem o grupo do paragnaisses ou então provêm do metamorfismo dos granitos e são chamados ortognaisses Apresentam o aspecto e características físicas e mecânicas semelhantes a dos granitos e portanto possuem praticamento os mesmos usos 173 Calcários São rochas sedimentares compostas basicamente por carbonatos de cálcio associados em certos casos aos carbonatos de magnésio Os calcários formados predominantemente por carbonato de cálcio são denominados calcários calcíticos e aqueles que apresentam quantidade expressiva de carbonato de magnésio são conhecidos por calcários dolomíticos ou magnesianos As pedras calcárias podem ser facilmente distinguidas das demais por três propriedades importantes a Calcinamse pela ação do calor liberando gás carbônico CaCO3 calor CaO CO2 b Atacadas pelos ácidos desprendem CO2 com efervecência c São facilmente riscadas pelo canivete grau 3 na escala de Mohs São utilizadas como revestimento na produção de aglomerantes cal e cimento Portland e em algumas regiões como agregados 6 174 Mármores São rochas originadas do metamorfismo dos calcários Apresentam as mesmas propriedades anteriormente descritas para o calcário Sua principal utilização em construção civil e no revestimento de interiores sob forma de placas Apresentam durabilidade e resistência à abrasão inferiores as do granito 175 Basalto Rocha ígnea constituida à base de feldspato Utilizado em calçamentos é uma rocha de coloração cinza escuro que tem grande resistência e dureza Como agregados apresentam algumas caracteríticas importantes a primeira a grande dureza que provoca desgastes importantes nos britadores menos importantes dos que os observados nos granitos a segunda a forma dos grãos predominantemente lamelares Em compensação devido ao seu fraturamento natural exige menos explosivos na exploração das pedreiras para a produção de agregados Isto faz com que seu custo de produção seja geralmente inferior aos agregados graníticos A sua massa específica é da ordem de 28 a 30 kgdm3 e sua resistência à compressão pode alcançar valores da ordem de 200MPa Pode ser empregado em forma de placas polidas para revestimento de pisos onde haja grande afluência de trânsito de pedestres por sua grande resistência à abrasão Em forma bruta sem polimento é usado como piso em placas esquartejadas para jardins e em torno de piscinas 18 Exploração de Pedreiras Pedreira é a denominação dada a uma jazida de material pétreo explorada 181 Critérios para escolha de uma pedreira a Qualidade Verificado por observação direta ou estudo petrográfico b Quantidade e custo para remoção da capa de solo A quantidade pode ser determinada por sondagens e topografia curvas de nível e levantamento de seções c Situação Local onde se acha a pedreira Facilidade para a construção da praça de serviço presença de água refrigeração e seneamento do pessoal Acesso às vias de comunicação Distância ao centro consumidor Vizinhança de habitação Disponibilidade de pessoal técnico e operário na região Vulto dos trabalhos de regularização e drenagem Rede de energia elétrica e água encanada 7 182 Exploração Céu aberto Subterrânea Mista 19 Classificação quanto às dimensões Bloco de rocha É todo o pedaço de rocha com mais de 1m de diâmetro Matacão Pedaço de rocha cujo diâmetro está compreendido entre 1m e 25cm Pedra Pedaço de rocha com diâmetro entre 25 e 76cm Pedregulho Pedaço de rocha com diâmetro entre 76cm e 48mm Areia Diâmetro entre 48 e 005mm Silte Diâmetro entre 005 e 0005mm Argila Diâmetro abaixo de 0005mm 8 2 AGREGADOS 21 Definição e aplicações Entendese por agregado o material granular sem forma e volume definidos geralmente inerte de dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia São agregados as rochas britadas os fragmentos rolados no leito dos cursos dágua e os materiais encontrados em jazidas provenientes de alterações de rochas areias Geralmente eram classificados como naturais aqueles que já são encontrados na natureza sob a forma de agregados Ex areias e seixos e artificiais os que necessitam de um trabalho de afeiçoamento pela ação do homem afim de chegar à situação de uso como agregado Ex britas e pósdepedra Contudo a NBR 72112005 classifica todos os tipos anteriormente citados como de origem natural guardando a designação artificiais aos obtidos por processos industriais e para aqueles originados a partir de materiais sintéticos tais como produtos ou rejeitos industriais Ex argila expandida e escória moída O presente capítulo abordará apenas os agregados de origem natural de acordo com a definição da citada norma Os agregados são utilizados em lastros de vias férreas bases para calçamentos entram na composição de material para revestimentos betuminosos como material de drenagem e para filtros e finalmente como material granuloso e inerte na confecção de argamassas e concretos Sem dúvida é a sua utilização em concreto a considerada mais importante e foco das atenções deste documento 211 Agregados obtidos de jazidas naturais A qualidade dos agregados obtidos de jazidas naturais está intimamente ligada à sua origem geológica De acordo com esta origem as jazidas classificamse em Residuais São os depósitos encontrados nas proximidades da rocha matriz Possuem em geral granulometria contínua mas também grande quantidade de impurezas Eólicas São depósitos de materiais finos com granulometria fina e uniforme porém com grande pureza Os grãos possuem formato esférico São formados pela ação do vento dunas Aluviais São depósitos formados pela ação transportadora das águas podendo ser fluviais ou marítmos Os marítmos em geral apresentam granulometria uniforme fina ou grossa enquanto que os fluviais são normalmente os melhores agregados encontrados na natureza por possuírem uma granulometria razoavelmente contínua e poucas impurezas Geralmente possuem uma deficiência de grãos muito finos Os agregados aluviais podem ser encontrados em diversos tipos de jazida assim denominadas Bancos Quando a jazida se forma acima do leito do terreno Minas Quando formada em subterrâneo Jazidas de rio Podem formarse nos leitos e nas margens de cursos dágua Jazidas de mar Praias e fundos do mar 9 Para facilitar a localização de uma jazida de rio areia ou seixo podese adotar as seguintes regras a Quando na sondagem se constata a presença de material fino sabese que a juzante não deve haver areia ou pedregulho b Areia ou pedregulho no leito atual do rio indicam que há material análogo no vale caso este se estenda em planície c Areia e pedregulho podem ser encontrados no ponto onde o rio se alarga reduzindo sua velocidade d Quando um rio tem a capacidade de transportar areia e pedregulho desemboca em outro de menor velocidade aí há depósito destes materiais e No caso de rios de baixa velocidade onde existam meandros a existência de agregados no leito indica a existência de depósitos nas partes internas dos meandros f A existência de areia em rios está ligada ao tipo de rocha matriz que existe na região Ex granito areia basalto argila 212 Agregados naturais de britagem 2121 Etapas de produção Agregados naturais de britagem são agregados obtidos através da redução de tamanho de pedras grandes geralmente por trituração em equipamentos mecânicos britadores A sequência da operação de produção dos agregados naturais de britagem é em geral a Extração da rocha Produzse blocos de grandes dimensões b Fragmentação secundária Reduzse o tamanho dos blocos a dimensões adequadas para o britamento primário geralmente de mandíbula Podese utilizar fogachos ou massas metálicas em queda nesta etapa c Transporte Da pedreira os fragmentos são transportados por meio de correias ou transporte rodoviário mais oneroso para o britador primário d Britador primário Reduz o tamanho dos fragmentos Geralmente são utilizados britadores de mandíbula movimento alternado Os britadores de mandíbula fragmentam a pedra esmagandoa de encontro à superfície triturante fixa por meio de superfície triturante de movimento alternado mandíbula móvelA pedra sendo triturada vai baixando pelo funil a cada afastamento da mandíbula móvel Em geral os britadors comuns são de duplo efeito Estes possuem a vantagem de consumir menos mandíbulas e Transporte Do britador primário os fragmentos de rocha são levados ao britador secundário f Britador secundário Leva os fragmentos à sua dimensão final Normalmente são empregados britadores de movimento contínuo girosféricos de rolo ou martelo Nos britadores girosféricos a superfície triturante fixa é a superfície interna da cavidades cônica e a móvel é a parte externa do pinhão côncavo que se afasta e se aproxima da cavidade cônica devido a um excêntrico 10 Nos britadores de rolo a britagem é feita por dois rolos separados de um pequeno intervalo que giram em sentidos contrários podendo ter as superfícies lisas corrugadas ou dentadas uma ou as duas Nos britadores de martelo o material é jogado por pás móveis contra a superfície interna do britador dandose no choque o fracionamento Atualmente principalmente no caso de rochas basálticas existe uma tendência ao uso dos britadores girosféricos modificados conhecidos comercialmente como ciclone tornado barmaq etc que se caracterizam por britar rocha contra rocha o que torna os grãos dos agregados mais regulares menos lamelares e aumentam a produção de material fino abaixo de 48mm e de pó g Peneiramento Separa os grãos em tamanhos diferentes conforme exigências de norma ou comerciais As peneiras empregadas na classificação da pedra britada podem ser Cilíndricas rotativas A peneira cilíndrica rotativa é constituida de chapas de aço perfuradas e enroladas em forma cilíndrica com inclinação de 4 a 6 graus O refugo sai pela parte de baixo e pode ser rebritado A peneira é formada de várias seções com diâmetro de furo crescente da boca para a saída Apresenta os seguintes inconvenientes Pequena fração da superfície é aproveitada a área útil é de 110 da total Lenta 10 a 25 rpm Não pode ter velocidade maior porque a força centrífuga prejudica a classificação nem menor senão o material não escoa através do peneirador Custo e manutenção elevados devidos ao desgaste uma vez que as peneiras de diâmetro menor e portanto as menos resistentes recebem as maiores cargas Classificação deficiente Paradas frequentes para manutensão Planas vibratórias São mais modernas com inclinação de aproximadamente 15 graus São formadas de caixilhos superpostos Apresentam as seguintes vantagens Pedras maiores não vão às peneiras mais fracas menor desgaste Classificação rigorosa Pequeno espaço ocupado Fácil substituição das telas Maior aproveitamento da superfície Menor potência necessária h Lavagem Operação executada quando existe uma quantidade excessiva de finos e principalmente quando a rocha matriz se encontra parcialmente alterada presença de argila i Estocagem Os agregados vão para depósitos a céu aberto ou para silos 2122 Produção de areia industrial O processo de produção da areia industrial de maior utilização é bastante simples A Figura 21 mostra uma vista geral de uma unidade de produção A matéria prima utilizada é o material passante na peneira 48mm denominado comercialmente como pódepedra Em condições normais de produção da pedreira este material que é o resíduo da produção de britas é estocado em pilhas e sua utilização principal é em pavimentação No caso da produção da areia indrustrial é coletado diretamente abaixo da peneira 48mm ou 11 conduzido primeiramente a uma peneira de menor abertura para peneiramento sob jato de água e conduzido através de uma calha para um sistema de eliminação do excesso de material pulverulento que geralmente ultrapassa 10 para rochas graníticas Figura 22 O sistema é formado por um tanque dotado de uma roda dágua Este tanque que é alimentado continuamente com água possui um extravasor que mantém o nível da água constante A roda dágua possui câmaras cujo fundo é formado por telas de pequena abertura O giro da roda dágua faz com que as câmaras captem porções do material imerso Figura 23 que ao elevaremse acima do nível da água do tanque permitem a drenagem através das peneiras Figura 24 No líquido drenado é eliminada parte do pó O material remanescente das câmaras é basculado sobre uma calha que conduz a uma pilha Figuras 25a e 25b Esta pilha é removida periodicamente e o material transferido para um depósito maior A água contaminada com o material pulverulento que sai continuamente do extravasor é conduzida a um tanque de sedimentação Figuras 26 27 e 28 Figuras 26a 26b e 26c Na saída deste tanque é feito o bombeamento da água reciclada para o sistema de lavagem do agregado Figura 21 Vista geral de uma unidade de produção de areia industrial Figura 22 Transportadora e chegada do pódepedra no sistema de eliminação do material pulverulento 12 Figura 23 Câmaras da roda dágua captando porções do material imerso na água para eliminação do material pulverulento Figura 24 Drenagem do material com a elevação das câmaras da roda dágua a b Figura 25 Material resultante do processo de lavação e drenagem do pódepedra a Transporte b Pilha de coleta 13 a b c Figura 26 Coleta da água da lavação do pódepedra a Extravasor bChegada ao tanque de sedimentação c Tanque de sedimentação Esse processo de produção traz alguns problemas O principal é a dificuldade de destinação da lama captada nos tanques de sedimentação Além disso é de baixa produtividade Se os agregados assim produzidos forem depositados imediatamente em silos para a utilização posterior ex fábricas de prémoldados e centrais de concreto apresentam dificuldade de serem manipulados devido à sua angulosidade e umidade excessiva dificultando operações de pesagem Algumas pedreiras já têm adotado outros sistemas que recolhem o material pulverulento a seco por meio de exaustores instalados na linha de britagem levando a uma maior produção e tornando mais fácil o uso do pó residual 22 Propriedades 221 Considerações iniciais Os agregados possuem diversas características e propriedades cujo conhecimento e entendimento são fundamentais para a sua aplicação em concretos e argamassas Dentre elas podese destacar composição granulométrica massa específica massa unitária umidade inchamento impurezas forma das partículas e reatividade A seguir serão estudadas cada uma destas características 222 Composição granulométrica 2221 Definições Denominase composição granulométrica de um agregado a proporção relativa expressa em percentagem dos diferentes tamanhos de grãos que constituem o material Esta composição granulométrica tem uma grande influência nas propriedades futuras das argamassas e concretos confeccionados com este agregado É determinada por peneiramento através de peneiras com determinadas aberturas constituindo uma série padrão No Brasil são utilizadas peneiras com malhas de forma quadrada e uma sequência tal que o lado de cada abertura tenha sempre o dobro do lado da abertura da malha da peneira anterior começando pela peneira 015mm Estas são denominadas peneiras da série normal Existem outras peneiras com aberturas diferentes das da série normal utilizadas para a caracterização de dimensões características máximas e mínimas das partículas Estas constituem a série intermediária A composição granulométrica de um agregado pode ser expressa pelo material que passa ou pelo que fica retido por peneira ou acumulado 14 Dos ensaios de peneiramento determinase os seguintes parâmetros Dimensão Máxima Característica Corresponde à abertura de malha em mm da peneira da série normal ou intermediária a qual corresponde uma percentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5 em massa Dimensão Mínima Característica Corresponde à abertura de malha em mm da peneira da série normal ou intermediária a qual corresponde uma percentagem retida acumulada igual ou imediatamente superior a 95 em massa Módulo de Finura É o valor da soma das percentagens retidas acumuladas nas peneiras da série normal dividido por 100 Tabela 21 Sequência de peneiras da série normal e intermediária NBR 72112005 Série Normal Abertura mm Série Intermediária Abertura mm 76 63 50 375 315 25 19 125 95 63 475 236 118 06 03 015 Quanto à sua composição granulométrica os agregados podem ser assim classificados segundo a NBR 72112005 Miúdos Aqueles cujos grãos passam pela peneira ABNT 475mm e ficam retidos na peneira 015mm Graúdos Aqueles cujos grãos passam por uma peneira de malha quadrada com abertura nominal de 75mm e ficam retidos na peneira ABNT 475mm Agregado total Agregado resultante da britagem de rochas cujo beneficiamento resulta numa distribuição granulométrica constituída por agregados graúdos e miúdos ou por mistura intencional de agregados britados e areia natural ou britada Associando a composição granulométrica à origem dos agregados podese assim denominálos Areia natural agregado miúdo proveniente de jazidas naturais Areia de britagem Agregado miúdo proveniente da britagem de rochas em pedreiras É também comercialmente conhecida como areia industrial Brita Agregado graúdo proveniente de britagem de rochas em pedreiras 15 Seixo Rolado Agregado graúdo proveniente de leitos de rio ou regiões adjacentes São também conhecidos como pedregulhos 2222 Limites granulométricos do agregado miúdo para a utilização em concreto A granulometria determinada segundo a NBR NM 248 deve atender aos limites estabelecidos na Tabela 22 Podem ser utilizados como agregado miúdo para concreto materiais com distribuição granulométrica diferente das zonas estabelecidas na Tabela 22 desde que estudos prévios de dosagem comprovem sua aplicabilidade Tabela 22 Limites granulométricos de agregado miúdo NBR 72112005 Porcentagens Retidas Acumuladas Abertura Limites Inferiores Limites Superiores mm Zona utilizável Zona Ótima Zona Ótima Zona utilizável 95 0 0 0 0 63 0 0 0 7 475 0 0 5 10 236 0 10 20 25 118 5 20 30 50 06 15 35 55 70 03 50 65 85 95 015 85 90 95 100 Notas 1 O módulo de finura da zona ótima varia de 220 a 290 2 O módulo de finura da zona utilizável inferior varia de 155 a 220 3 O módulo de finura da zona utilizável superior varia de 290 a 350 A questão relacionada com a curva granulométrica ideal dos agregados miúdos para concreto tem sido objeto de muita discussão e falta de consenso Iste se reflete nas mudanças dos limites granulométricos recomendáveis no Brasil ao longo das últimas décadas A Tabela 23 apresenta os limites preconizados na versão anterior dessa norma datada de 1983 Tabela 23 Limites granulométricos de agregado miúdo NBR 721183 Porcentagens Retidas Acumuladas Abertura mm Zona 1 muito fina Zona 2 fina Zona 3 Média Zona 4 Grossa 95 0 0 0 0 63 0 3 0 7 0 7 0 7 48 0 5 A 0 10 0 11 0 12 24 0 5 A 0 15A 0 25A 5A 40 12 0 10 A 0 25A 10A 45A 30A 70 06 0 20 21 40 41 65 66 85 03 50 85A 60A 88A 70A 92 A 80A 95 015 85B 100 90 B 100 90B 100 90B 100 A Pode haver uma tolerância de até um máximo de 5 unidades em um só dos limites marcados com a letra A ou distribuidos em vários deles B Para agregado miúdo resultante de britamento este limite poderá ser 80 16 Considerações A NBR 721183 que estabelece os limites para as faixas granulométricas apresentadas na Tabela 23 apresenta algumas ressalvas Dentre elas cita que podem ser utilizadas areias cuja granulometria não se enquadre em qualquer uma das zonas indicadas desde que sejam realizados estudos prévios de dosagem ou então a faixa granulométrica seja de uso consagrado em determinada região Isto significa que a recomendação destas faixas tem um caráter mais de orientação do que de restrição Outro aspecto que deve ser observado é que essa versão da norma brasileira não enfatiza a diferença nas características dos concretos quando se adota um agregado pertencente a uma ou outra faixa Por exemplo se for empregada uma areia da Zona 1 muito fina os concretos apresentarão uma maior demanda de água na mistura fresca para atingir uma determinada trabalhabilidade podendo também apresentar segregação Já se a areia escolhida for da Zona 4 a demanda de água será mais baixa mas as misturas ficarão mais ásperascom baixa coesão e segregáveis Assim sendo recomendavase que fossem utilizadas quando possível areias com composição granulométrica pertencentes a Zona 3 com módulo de finura entre 24 a 30 A antiga norma brasileira EB4 em vigor no Brasil até 1983 e principalmente a norma americana ASTM C 33 apresentam recomendações de faixas de curvas granulométricas muito mais restritas do que aquelas propostas pela NBR 721183 A Tabela 24 apresenta estas faixas Deve ser ressaltado o motivo da mudança de requisitos da norma brasileira ocorrido em 1983 A norma anterior buscava especificar faixas mais adequadas ao uso em concreto da época enquanto que a NBR 721183 buscava regularizar o uso já consagrado de areias de diferentes granulometrias que ocorria e ainda ocorre no país Pela experiência atual entretanto podese afirmar com confiança que os agregados classificados pela EB04 como pertencentes à Zona Ótima não são os mais adequados para os concretos convencionais atuais muito grossos Os enquadrados na Zona utilizável seriam mais adequados pois os limites desta faixa granulométrica em muito se assemelham com os da Zona 3 da NBR 721183 como os da Zona Ótima da NBR 72112005 e com os da ASTM C 33 Tabela 24 Faixas granulométricas recomendadas pela EB4 e ASTM C 33 Porcentagens Retidas Acumuladas EB4 Abertura mm Zona Ótima Zona Utilizável ASTM C33 95 0 0 0 48 3 5 0 3 0 5 24 29 43 15 29 0 20 12 49 64 23 49 15 50 06 68 83 42 68 40 75 03 83 94 73 83 70 90 015 93 98 88 93 90 98 Estes valores podem passar para 95 e 100 quando o consumo de cimento for maior que 300kgm3 ou 240kgm3 com ar incorporado 17 Outro comentário que merece ênfase é que as prescrições da NBR 721183 foram visivelmente baseadas em uma outra norma que apresenta limites para faixas granulométricas para os agregados miúdos BS 882 1973 Tabela 25 uma vez que esta foi publicada 10 anos antes Lá os limites granulométricos foram ampliados devido a predominância de areias finas no Reino Unido Deve ser salientado que esta norma sofreu uma atualização em 1992 onde houve um aumento das restrições às faixas granulométricas recomendadas em relação à versão anterior Tabela 25 Faixas granulométricas recomendadas pela BS 882 1973 Porcentagens Retidas Acumuladas Abertura mm Faixa 1 Faixa 2 Faixa 3 Faixa 4 95 0 0 0 0 475 0 10 0 10 0 10 0 5 236 5 40 0 25 0 15 0 5 118 30 70 10 45 0 25 0 10 06 64 85 41 65 21 40 0 20 03 80 95 70 92 60 88 50 85 015 90 100 90 100 90 100 85 100 Para agregados artificiais provenientes de britagem de rocha o limite pode ser diminuido em até 20 De um modo geral podese afirmar que é possível utilizarse areias fora das faixas recomendadas pela NBR 72112005 Entretando durante o processo de dosagem do concreto esta deficiência em granulometria deve ser compensada na definição da relação entre o agregado graúdo e miúdo que deve ser tanto maior quanto mais fino o agregado miúdo Além disso o uso de agregados miúdos mais grosseiros produz misturas ásperas e é necessário um teor elevado de areia para se conseguir maior trabalhabilidade Esta areia é mais apropriada para misturas ricas ou para uso em concretos de baixa trabalhabilidade O uso de areias muito finas geralmente implica num aumento da demanda de água nos concretos e argamassas mas podese reduzir o teor de argamassa nos concretos o que de certa forma diminui o problema Este assunto será tratado com mais profundidade no Capítulo 4 22221 Composição de agregados miúdos Como foi visto no ítem anterior areias das mais diversas granulometrias podem ser utilizadas para concreto Deve ser lembrado que a definição do agregado miúdo deve ser baseada em critério econômico ou seja muitas vezes é preferível utilizar uma areia com uma granulometria menos favorável mas mais barata do que trazer uma areia de melhor granulometria de uma jazida distante pois o custo de transporte passa a ser determinante da escolha Entretanto voltase a enfatizar que existem certos limites ou faixas granulométricas em que se consegue melhores resultados em termos de dosagem quer sob o ponto de vista técnico ou econômico Devido a isto sempre que possível é interessante que se façam composições de agregados miúdos de modo a obter uma mistura com características granulométricas o mais próximo 18 possível das especificações da Zona Ótima NBR 72112005 ou ASTM C 33 Isto quer dizer que as vezes é possível conseguirse um bom agregado miúdo a partir de uma mistura de dois materiais inadequados ou menos adequados um fino e um grosso A seguir é apresentado um procedimento gráfico para a determinação da composição entre dois agregados Procedimento De posse do resultado da análise granulométrica do dois agregados miúdos com os quais desejase compor a mistura e da faixa de referência devese traçar as curvas granulométricas retidas acumuladas num gráfico como o apresentado nas Figura 27 e 28 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 475 236 118 06 03 015 Abertura de peneiras mm retida acumulada Zona Ótima ASTM C33 Figura 27 Faixas granulométricas recomendadas para composição de agregados miúdos pela NBR 72112005 e ASTM C 33 Após a plotagem das curvas o que se procurará fazer num procedimento gráfico é compor uma mistura cujo resultado se enquadre dentro de qualquer uma das faixas acima expostas Devese então executar o seguinte procedimento Sobre as linhas verticais correspondentes a abertura das diversas peneiras dividir o segmento de reta que une os pontos de interseção das curvas granulométricas plotadas dos agregados em 5 ou 10 partes Unir os pontos obtidos das divisões sobre os segmentos de reta de forma que cada curva obtida represente misturas entre os agregados num variação de 10 em 10 ou 20 em 20 Detectar visualmente qual das curvas melhor se enquadra na faixa granulométrica usada como referência A de mistura dos dois agregados miúdos será aquela que gerou esta curva A seguir é apresentado um exemplo prático para ilustrar a metodologia proposta 19 Exemplo Compor uma mistura entre duas areias de modo a se obter um agregado miúdo mais adequado para o uso em concreto Usar como referência a curva da NBR 72112005 AREIA A AREIA B massa ret g retida retida acumul massa ret g retida retida acumul 95 0 0 0 95 0 0 0 63 0 0 0 63 50 10 10 48 0 0 0 48 20 4 14 24 0 0 0 24 80 16 30 12 28 7 7 12 100 20 50 06 92 23 30 06 110 22 72 03 100 25 55 03 115 23 95 015 100 25 80 015 25 5 100 F 80 20 100 F 0 0 100 Soma 400 100 Soma 500 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 95 63 475 236 118 06 03 015 Abertura de peneiras mm retidas acumuladas Zona Ótima Areia A Areia B 80 A 20 B 60 A 40 B 40 A 60 B 20 A 80 B Figura 28 Diagrama da composição dos agregados Como pode ser visto nenhuma composição se enquadraria totalmente na faixa granulométrica recomendada Uma mistura aceitável seria então 40 da areia A e 60 da areia B uma vez que se obteria uma curva granulometrica aproximadamente centrada sendo ligeiramente mais fina do que o desejável na peneira 015 e ligeiramente mais grossa nas peneiras 475 e 63 Obs No caso de não existir nenhuma composição que caia inteiramente na faixa granulométrica recomendada devese escolher aquela que se enquadre pelo menos na faixa correspondente as meneiras de menor diâmetro 015 e 03 e que fuja o menos possível na faixa correspondente as peneiras de maior abertura Utilizandose esse critério uma mistura de 50 da areia A e 50 da areia B seria a mais indicada 20 2223 Limites granulométricos para o agregado graúdo A amostra representativa de um lote de agregado graúdo coletada de acordo com as NM 262000 e NM 272000 deve satisfazer os limites prescritos na Tabela 26 Tabela 26 Limites granulométricos de agregado graúdo NBR 72112005 Ret Acum Porcentagem em massa retida acumulada Zona granulométrica dD1 mm 475125 9525 19315 2550 37575 75 0 5 63 5 30 50 0 5 75 100 375 5 30 90 100 315 0 5 75 100 95 100 25 0 5 5 252 87 100 19 2 152 652 95 95 100 125 0 5 402 652 92 100 95 2 152 802 100 95 100 63 402 652 92 100 475 802 100 95 100 236 95 100 1 Zona granulométrica correspondente à menor d e à maior D dimensões do agregado graúdo 2 Em cada zona granulométrica deve ser aceita uma variação de no máximo cinco unidades percentuais em apenas um dos limites marcados com 2 Essa variação pode também estar distribuída em vários desses limites A designação das faixas e os limites impostos na Tabela 26 substituiram os constantes na Tabela 27 e ainda causam confusão em termos comerciais Ainda é comum se especificar os agregados graúdos pela sua graduação Brita 0 brita 1 etc Podese observar nos valores da Tabela 27 que os limites granulométricos das diferentes graduações sugerem granulometrias uniformes ou seja que numa determinada peneira o valor desejável é zero e na próxima ou subsequente 100 Por exemplo uma brita 1 ideal deveria apresentar 0 retido na peneira 19mm e 100 na peneira 95mm Neste caso a faixa especificada 0 10 na peneira 19mm indica o nível de tolerância por contaminação de grãos maiores que ocorre normalmente nas pedreiras por deficiências no processo de peneiramento Do mesmo modo na peneira 95mm a faixa 80 100 indica que o nível de contaminação por grãos menores decorrente de peneiramento incipiente excesso de material sobre a peneira é de no máximo 20 A atual designação mantém esse mesmo enfoque apenas trabalhando com dimensões características mínimas e máximas 21 Tabela 27 Limites granulométricos de agregado graúdo NBR 721183 Ret Acum Graduação mm 0 1 2 3 4 5 76 0 64 0 30 50 0 75 100 38 0 30 90 100 32 0 75 100 95 100 25 0 0 25 87 100 19 0 10 75 100 95 100 125 0 90 100 95 0 10 80 100 95 100 63 92 100 48 80 100 95 100 24 95 100 Valores devem ser acordados entre fornecedor e cliente 22231 Composição de agregados graúdos Em alguns tipos de obra é recomendável a composição de dois ou mais agregados graúdos Isto é particularmente interessante em concretos massa destinados a obras de grandes volumes onde a dimensão máxima característica destes agregados é de 76mm ou até mais Neste caso existem faixas granulométricas recomendadas e processos de composição de agregados que levam a misturas que se enquadram nestas faixas Em concretos estruturais convencionais objeto desta publicação a dimensão máxima característica dos agregados graúdos dificilmente ultrapassa 25mm Neste caso é comum apenas em certas situações comporse misturas de agregados de graduação 0 1 e 2 ou 475125 9525 e 19315 O critério mais utilizado é o da máxima massa unitária compactada ou seja a mistura ideal entre os dois agregados será aquela que proporcionar um menor volume de vazios intergranulares a ser preenchido posteriormente por argamassa no concreto Este procedimento é recomendado no método de dosagem da ABCP e será melhor explicado posteriormente 223 Análise granulométrica de um agregado total ou mescla Quando o agregado em estudo é uma mescla mistura de agregado graúdo e miúdo a análise granulométrica deve ser procedida em separado fração miúda e fração graúda Procedimento Primeiramente procedese o peneiramento do agregado na sequência de peneiras destinadas aos agregados graúdos Se neste ensaio ficar retida na peneira 48mm uma percentagem retida acumulada maior que 15 ou menor que 85 devese fazer as seguintes considerações Adotar como peso da fração graúda o somatório dos pesos retidos nas peneiras com abertura maior ou igual a 48mm Sobre este peso se calculará as porcentagens retidas e 22 retidas acumuladas e se determinará as dimensões máximas e mínimas características e módulo de finura Do material passante na peneira 48mm se extrairá uma amostra representativa de aproximadamente 05kg superior a 03kg e com ela se efetuará o estudo de granulometria da fração miúda O relatório final do ensaio deverá apresentar da fração graúda do agregado total suas dimensões máxima e mínima características e módulo de finura da fração miúda do agregado total suas dimensões máxima e mínima características e módulo de finura 223 Umidade dos agregados O conhecimento do teor de umidade é de suma importância no estudo dos agregados principalmente dos miúdos devido ao fenômeno do inchamento Além disso a água contida na superfície dos grãos de um agregado influencia na quantidade de água que precisa ser adicionada em um concreto para proporcionar a trabalhabilidade adequada e a resistência estabelecida no processo de dosagem O teor de umidade é definido como a razão entre a massa de água contida numa amostra e a massa desta amostra seca O resultado normalmente é expresso em porcentagem De acordo com o teor de umidade podese considerar o agregado nos seguintes estados Seco em Seco ao Saturado superfície Saturado estufa ar seca Absorção efetiva Capacidade de absorção ou Umidade superficial umidade interna Umidade Total Figura 29 Diferentes condições de umidade dos agregados Seco em estufa Toda a umidade externa ou interna foi eliminada por um aquecimento a 100oC Seco ao ar Quando não apresenta umidade superficial tendo porém umidade interna sem todavia estar saturado Saturado Superfície Seca Quando a superfície não apresenta água livre estando porém preenchidos de água os vazios permeáveis das partículas dos agregados Saturado Quando apresenta água livre na superfície 23 O teor de umidade no estado saturado superfície seca é denominado absorção Essa absorção pode definida como a diferença entre a umidade total e umidade superficial de um agregado É geralmente muito baixa podendo atingir em casos excepcionais a 2 A determinação da umidade pode ser feita pelos seguintes meios a Secagem em estufa b Secagem por aquecimento ao fogo c Frasco de Chapman d Picnômetro e Aparelhos especiais Ex Speedy moisture tester f Microondas g Sensores elétricos Uma descrição sucinta destes métodos está apresentada no item 235 224 Massa específica A NM 522002 apresenta definições de vários parâmetros relativos a massa específica dos agregados Massa específica d3 É a relação a massa de um agregado seco e seu volume volume de seus grãos excluindo os poros permeáveis Massa específica aparente do agregado seco d1 É a relação a massa de um agregado seco e seu volume volume de seus grãos incluindo os poros permeáveis Massa específica aparente do agregado saturado superfície seca ds É a relação a massa de um agregado saturado superfície seca e seu volume volume de seus grãos incluindo os poros permeáveis Massa específica relativa É aquela relacionada à massa específica da água É uma grandeza adimencional Seria o que em Física se denomina densidade Em tecnologia do concreto é a massa específica aparente do agregado seco d1 o parâmetro de maior importância Seu valor é utilizado no cálculo do consumo de materiais em concretos e argamassas Segundo esta propriedade os agregados podem ser assim classificados Leves Aqueles que possuem a massa específica aparente menor que 2kgdm3 Ex Pedra pome vermiculita e argila expandida Normais Aqueles cuja massa específica esteja na faixa de 2 a 3kgdm3 Ex Areias quartzozas seixos britas de granito Pesados Aqueles com massa específica acima de 3kgdm3 Ex Minérios de barita limonita e magnetita O procedimento para a determinação da massa específica está descrito no item 232 225 Massa unitária 24 É a massa por unidade de volume unitário incluindo neste o volume aparente dos grãos e dos vazios intergranulares A massa unitária tem grande importância na tecnologia pois é por meio dela que podese converter as composições das argamassas e concretos dadas em massa para volume e viceversa O teor de umidade influencia grandemente a massa unitária dos agregados miúdos devido ao fenômeno do inchamento que será abordado no ítem 226 A massa unitária no estado solto de uma areia média está em torno de 15kgdm3 em estado seco As areias finas têm massas unitárias da ordem de 14kgdm3 O procedimento para sua determinação é descrito no item 233 226 Inchamento Uma areia quando usada em obra apresentase geralmente úmida Os teores de umidade normalmente encontrados giram em torno de 4 a 8 A experiência mostra que a água livre aderente aos grãos provoca um afastamento entre eles do que resulta o inchamento do conjunto Esse inchamento depende da composição granulométrica e do grau de umidade do agregado sendo maior para as areias finas que apresentam maior superfície específica O inchamento das areias aumenta com o acréscimo de umidade até que esta atinja 4 a 7 Nesta faixa que é a que normalmente se encontra nas areias em obra se dá o inchamento máximo Depois destes teores o inchamento decresce lentamente saturação A curva da Figura 24 é a representação gráfica do fenômeno de inchamento para uma areia de graduação média onde na abscissa estão marcados os teores de umidade e na ordenada os coeficientes de inchamento i definido como sendo a relação entre os volumes unitários úmido e seco de uma mesma massa de areia A construção desta curva é feita variandose o teor de umidade de uma amostra e calculando o coeficiente de inchamento respectivo Um descrição do ensaio é apresentada no item 236 Através deste gráfico surgiu a idéia de caracterizarse uma areia do ponto de vista de seu inchamento por dois índices a umidade crítica e o coeficiente médio de inchamento assim definidos Umidade Crítica É o teor de umidade acima do qual o inchamento permanece praticamente constante A umidade crítica é obtida pela seguinte construção gráfica a Traçase uma tangente à curva paralela ao eixo das abcissas b Traçase uma nova tangente à curva paralela à corda que une a origem ao ponto de tangência da reta anterior c A umidade correspondente ao ponto de interseção das duas tangentes é a umidade crítica A média dos coeficientes de inchamento no ponto correspondente à umidade crítica e coeficiente máximo observado é definido como coeficiente médio de inchamento 25 1 1 0 5 1 1 1 1 5 1 2 1 2 5 1 3 1 3 5 1 4 1 4 5 1 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 U m id a d e In c h a m e n to Figura 210 Curva de inchamento da areia Como já foi citado o valor da umidade crítica representa o ponto a partir do qual o inchamento permanece praticamente constante ou seja se a umidade do agregado miúdo na obra estiver acima deste valor não haverá variações significativas no seu volume Deste modo no caso de proporcionamentos dos agregados em volume é possível projetar e utilizar uma padiola com volume constante utilizandose como valor de inchamento o coeficiente médio de inchamento Se a umidade estiver abaixo da umidade crítica têmse duas opções Conceber uma padiola com possibilidade de alteração de volume regulagem de altura em função da umidade medida no dia da concretagem ou o que é mais prático manter o agregado acima da umidade crítica através de molhagem 227 Substâncias nocivas 2271 Agregados miúdos A NBR 72112005 fixa os teores máximos de subtâncias nocivas em a Torrões de argila e materiais friáveis determinado segundo a NBR 7218 15 b Materiais carbonosos determinado de acordo com a ASTM C123 Em concretos cuja aparência é importante 05 Nos demais concretos 10 c Material pulverulento determinado de acordo com a NBR NM 46 Em concretos submetidos a desgaste superficial 30 Nos demais concretos 50 Nota Estes limites podem ser aumentados para 10 e 12 em massa respectivamente quando o material que passa na peneira 0075mm for constituido totalmente de grãos gerados durante o britamento de rocha Torrões de Argila São assim denominados todas as partículas de agregado desegregáveis sob pressão dos dedos torrões friáveis Sua presença é bastante nociva para a resistência de concretos e argamassas pois constituemse em material de pouca resistência e em certos casos expansívos 26 Materiais Carbonosos São partículas de carvão linhito madeira e material vegetal sólida presentes no agregado Sua determinação é feita por processo de separação por decantação do agregado em um líquido de massa específica igual a 2kgdm3 cloreto de zinco ou tetrabromoetano As partículas de baixa densidade são consideradas inconvenientes pois são inclusões de baixa resistência Além de afetarem a resistência prejudicam o concreto quando submetido à abrasão As partículas de carvão e linhita podem intumescer e desegregar o concreto bem como perturbar o endurecimento do cimento Material Pulverulento Em geral as areias contém uma pequena percentagem de material fino constituido de silte e argila e portanto passando na peneira de 0075mm Os finos de um modo geral quando presentes em grande quantidade aumentam a exigência de água dos concretos para uma mesma consistência Os finos de certas argilas em particular além disso propiciam maiores alterações de volume nos concretos intensificando sua retração e reduzindo sua resistência O efeito da presença de argila em um agregado que se destina a ser utilizado em concreto depende também do modo como ela está distribuida Para a resistência do concreto ela é muito mais nociva quando se encontra formando uma fina película que cobre os grãos de areia do que quando se acha uniformemente distribuida em toda a massa No primeiro caso a aderência entre a pasta e areia fica reduzida enquanto no segundo é algumas vezes até favorável A argila pode ser eliminada por lavagem mas esta operação pode trazer alguns inconvenientes Se de um lado a água pode eliminar esta impureza aumentando a resistência da argamassa ou concreto por outro podem ser arrastados os grãos mais finos da areia aumentado o índice de vazios da areia o que resultará em perda de trabalhabilidade destes materiais O porque da norma ser mais tolerante com os agregados oriundos de britagem reside no fato de que os agregados miúdos de britagem são constituídos por grãos angulosos e a presença de finos ajuda a reduzir o atrito entre as partículas melhorando a trabalhabilidade do concreto Além disso estes grãos geralmente não são tão finos quanto os de natureza argilosa comuns nos agregados naturais que são em muitos casos até expansivos Além destas impurezas existem outras que devem ser levadas em consideração Impurezas Orgânicas A matéria orgânica é a impureza mais frequente nas areias São detritos de origem vegetal na maior parte que geralmente sob a forma de partículas minúsculas mas em grande quantidade chegam a escurecer o agregado miúdo A cor escura da areia geralmente é indício de matéria orgânica é uma regra mas há exceções a menos que se trate de agregado resultante de rocha escura como é o caso do basalto As impurezas orgânicas da areia normalmente formadas por partículas de húmus exercem uma ação prejudicial sobre a pega e endurecimento das argamassas e concretos Uma parte de húmus que é ácida neutraliza a água alcalina da argamassa e a parte restante envolve os grãos de areia formando uma película sobre eles impedindo desta forma uma perfeita aderência entre o cimento e as partículas de agregado Por estas razões as argamassas e concretos preparados com a areias que contenham uma proporção de matéria orgânica têm baixa resistência Esta influência será tanto maior quanto mais pobre for a mistura e menor a idade O ensaio colorimétrico de acordo com a NBR NM 49 indica a existência ou não de impurezas orgânicas nas areias em quantidades significativas Em caso afirmativo segundo 27 a própria NBR 72112005 a areia será considerada suspeita devendo os possíveis efeitos danosos da matéria orgânica serem comprovados pelo ensaio de qualidade NBR 7221 O ensaio de qualidade consiste em se preparar duas argamassas uma com a areia suspeita e outra com areia conhecida e satisfatória de mesma granulometria composta em laboratório Moldamse 3 séries de corposdeprova para cada argamassa com traço 13048 ou consistência normal e rompese a 3 7 e 28 dias Se o decréscimo de resistência apresentado for muito pequeno abaixo de 10 a areia poderá ser empregada Por outro lado se este decréscimo for maior poderão ser adotados os seguintes procedimentos a Colocar a areia em lugar seco e exposta ao ar livre já que desta forma neutralizase parte da acidez b Lavar a areia com água de cal c Substituir 5 do cimento por igual proporção em peso de cal Obs A lavagem da areia água pura não tem eficácia porque os ácidos do húmus são pouco solúveis e aderem fortemente aos grãos O concreto executado com areias impuras deve ser mantido úmido durante longo tempo pois seu endurecimento é mais lento Outras Substâncias Cloretos Os cloretos quando em presença excessiva podem ocasionar certos problemas Os revestimentos de argamassa feitos com agregados contendo cloretos são higroscópicos gerando o aparecimento de eflorescências e manchas de umidade No caso de concretos armados e protendidos podem acelerar o fenômeno de corrosão da armadura Por isso certos aceleradores de pega à base de cloreto de cálcio têm seu uso proibido para concretos protendidos Sulfatos Os sulfatos podem acelerar e em certos casos retardar a pega de um cimento Portland Dão origem a expansões no concreto pela formação de etringita trisulfoaluminato de cálcio secundária também conhecida como sal de Candlot A norma brasileira NBR 72112005 traz limites específicos para a presença destas substâncias nos agregados O teor de cloretos Cl em relação à massa de agregados determinado pela NBR 9917 ou NBR 14832 não deve ser superior aos seguintes valores 02 agregados destinados a concretos simples 01 agregados destinados a concretos armados 001 agregados destinados a concretos protendidos A NBR 72112005 faz ainda uma ressalva Agregados que excedam os limites estabelecidos para cloretos podem ser utilizados em concreto desde que o teor trazido ao concreto por todos os seus componentes água agregados cimento adições e aditivos químicos verificado por ensaio realizado pelo método da NBR 14832 deteminação no concreto ou ASTM C 1218 não exceda os seguintes limites dados em porcentagem sobre a massa do cimento Concreto protendido 006 Concreto armado exporto a cloretos nas condições de serviço da estrutura 015 Concreto armado em condições de exposição não severas seco ou protegido da umidade nas condições de serviço da estrutura 040 Outros tipos de construção em concreto armado 030 28 No caso dos sulfatos SO4 2 a NBR 72112005 limita o teor determinado pela NBR 9917 em 01 em relação à massa do agregado miúdo Também ressalta que agregados que excedam o limite estabelecido podem ser utilizados em concreto desde que o teor total trazido ao concreto por todos os seus componentes água agregados cimento adições e aditivos químicos verificado por ensaio realizado pelo método da NBR 5737 não exceda a 02 ou que fique comprovado o uso de concreto de cimento Portland resistente a sulfatos conforme a NBR 5737 2272 Agregados graúdos As quantidades de substâncias nocivas não devem exceder os seguintes limites máximos em percentagem da massa do material a Torrões de argila e partículas friáveis determinados de acordo com a NBR 7218 Em concretos cuja aparencia seja importante 10 Em concretos submetidos à desgaste superficial 20 Nos demais concretos 30 b Materiais pulverulentos determinados de acordo com a NBR NM 46 10 c Materiais carbonosos determinados de acordo com a ASTM C 123 Em concretos onde a aparência é importante 05 Nos demais concretos 10 A limitação quanto à quantidade de torrões de argila e de materiais carbonosos está associada à formação de pontos de fraqueza dentro do concreto e de prejuizos na estética do material quando aparente No caso do material pulverulento o limite é inferior ao permitido para agregados miúdos Isto se deve à menor área específica dos agregados graúdos o que faz com que uma quantidade relativamente pequena de material pulverulento seja suficiente para prejudicar a sua aderência à pasta de cimento A NBR 72112005 permite que o limite de material pulverulento pode ser majorado para 2 quando os agragados graúdos forem obtidos de rochas com absorção de água inferior a 1 Também para o caso de agregado total o limite de material fino pode ser de até 65 desde que seja possível comprovar por apreciação petrográfica que os grãos constituintes não interferem nas propriedades do concreto São exemplos de materiais inadequados os materiais micáceos ferruginosos e argilominerais expansivos 228 Forma dos grãos A forma geométrica dos grãos que compõem os agregados tem grande importância na trabalhabilidade dos concretos Até o presente momento as normas só contemplam a avaliação dessa propriedade para os agregados graúdos devido a predominância do uso de agregados miúdos de jazidas naturais Entretanto com o uso crescente das areias de britagem a determinação dessa propriedade para os agregados miúdos passa a ser extremamente relevante apesar do pouco conhecimento disponível na literatura 29 Os grãos dos agregados podem ser arredondados como os dos seixos ou de forma angular e de arestas vivas com faces mais ou menos planas como os da pedra britada Grãos de formato semelhante a uma agulha ou a um disco dão concretos menos trabalháveis e requerem mais pasta de cimento Hoje existem máquinas que arredondam os grãos angulosos e o custo desta operação que é repassado ao preço do produto é compensado pela menor quantidade de pasta de cimento eou relação águacimento mais baixa que é possível empregar Sob este aspecto a melhor forma para os agregados graúdos é a que se aproxima da esfera para o seixo e a do cubo com as três dimensões espaciais de mesma ordem de grandeza para as britas Convencionase denominar Comprimento C a distância entre dois planos paralelos que possam conter o agregado em sua maior dimensão Largura L o diâmetro da menor abertura circular através da qual o agregado possa passar Espessura E a distância mínima entre dois planos paralelos que possam conter o agregado Quanto às dimensões os grãos classificamse em normais ou lamelares Normais Quando todas as dimensões têm a mesma ordem de grandeza C L 2 e L E 2 De acordo com a aparência os grão são denominados cúbicos esféricos ou tetraédricos Lamelares Quando há grande variação na ordem de grandeza de uma ou mais dimensões Alongados Comprimento muito maior que as outras dimensões que são de mesma ordem de grandeza C L 2 e L E 2 Discóides ou quadráticos A espessura é muito menor que as outras dimensões que por sua vez se equivalem C L 2 e L E 2 Planos ou forma de placas Quando as três dimensões diferem muito entre si C L 2 e L E 2 Quanto às arestas cantos e faces os grãos podem ser normais ou irregulares Os normais se dividem em Angulosos Com arestas vivas cantos angulosos e faces planas Arredondados Com cantos arredondados faces convexas e sem arestas Os grãos irregulares dividemse em Grão conchoidal Apresentando uma ou mais faces côncavas 30 Grão defeituoso Apresentando partes com seções delgadas ou enfraquecidas em relação à forma geral do agregado 2281 Coeficiente Volumétrico dos agregados graúdos A norma francesa AFNOR P18301 define um coeficiente que caracteriza a forma dos grãos c Vap d36 Este coeficiente representa a razão entre o volume de um grão e o da esfera que o circunscreve Para caracterizar um agregado o coeficiente volumétrico médio de uma amostra de 250g perfeitamente representativa dequele agregado é definido por Cm Vap L36 Onde Vap Volume aparente da amostra determinado em balança hidrostática L Maior dimensão do grão medida com um paquímetro A norma AFNOR fixa os seguintes valores mínimos de coeficiente volumétrico médio dos agregados graúdos para diferentes tipos de concretos a Concretos estruturais armados e de baixa permeabilidade barragens reservatórios e obras marítmas 020 b Concretos pouco ou não armados blocos e maciços de fundação 015 A norma NBR 72112005 especifica que os agregados para concreto tenham em média uma relação entre o comprimento e a espessura do grão inferior a 3 quando determinada segundo a NBR 780983 Resumidamente essa norma diz que devem ser ensaiados 200 grãos divididos em grupos separados em ensaio de peneiramento O número de grãos por grupo é proporcional à porcentagem retida na respectiva peneira e devem ser obtidos aleatoriamente O índice de forma será a média da relação comprimentoespessura obtida em cada um dos grãos 2282 Coeficiente Volumétrico dos agregados miúdos A determinação do coeficiente volumétrico dos agregados miúdos da forma estabelecida para os graúdos é inviável tecnicamente pela impossibilidade de medições diretas de suas dimensões Contudo estudos recentes utilizandose o conceito de forma dos grãos da norma AFNOR e técnicas de medições em imagens digitais têm mostrado que é possível avaliar essa propriedade dos agregados miúdos 229 Abrasão Los Angeles A abrasão Los Angeles determinada segundo a NBR 6465 deverá ser inferior a 50 em massa do material Esta propriedade é uma medida indireta da capacidade de manutenção da granulometria do agregado durante o processo de mistura do concreto mostrando quão friável é o material No caso de agregados destinados a concretos de alta resistência é 31 importante que este valor seja o menor possível O procedimento de ensaio está descrito no item 238 23 Ensaios de caracterização dos agregados 231 Formação das amostras A determinação das propriedades físicas dos agregados deve ser procedida em amostras Esta amostra deve ser representativa de um lote ou seja deve possuir todas as características do mesmo principalmente sob o ponto de vista de granulometria Para tanto para a formação da amostra devese coletar materiais em diversos pontos do depósito ou silo agrupálos e homegeneizálos As NBR NN 262001 e NBR NM 272001 descrevem detalhadamente os procedimentos para formação das amostras cujas principais etapas são Quarteamento Formase um cone com o material previamente homegeneizado e depois achatase até obter um tronco de cone com a maior base possível Dividese o tronco de cone em 4 partes aproximadamente iguais segundo 2 eixos ortogonais Tomase então duas partes opostas homogenizase e repetese a operação sucessivamente até se obter a amostra desejada As Tabelas 28 e 29 apresentam as quantidades mínimas de amostras para a caracterização dos agregados e para estudos de dosagem de concreto Tabela 28 Quantidade de amostras a serem coletadas para ensaios físicos e químicos Tamanho nominal do agregado Número mínimo de amostras parciais Quantidade total da amostra de campo mínimo Em massa kg Em volume dm3 95mm 3 25 40 95mm 19mm 25 40 19mm 375mm 50 75 375mm 75mm 100 150 75mm 125mm 150 225 Obs amostras parciais são parcelas de agregado obtidas de uma só vez do lote de agregado em um determinado plano ou local obedecendo a um plano de amostragem Tabela 29 Quantidade de amostras a serem coletadas para estudos em concreto dosagem e comprovação de resistência Tipo de agregado Emprego Massa total da amostra de campo mínima kg Agregado Miúdo Apenas um agregado 200 Dois ou mais agregados 150 por unidade Agregado Graúdo Apenas um tipo de graduação 300 Duas ou mais graduações 200 por unidade Obs Quando se deseja fazer os ensaios de caracterização as quantidade indicadas devem ser acrescidas daquelas apresentadas na tabela 28 32 O material nas quantidades mínimas estabelecidas na Tabela 28 e 29 deve ser transportado para o laboratório bem acondicionado evitando sua descaracterização Em laboratório no caso do agregado graúdo é feito um quarteamento até obterse o tamanho de amostra para ensaio desejado Quanto ao agregado miúdo a amostra vinda do campo passa por um separador de amostras 232 Composição granulométrica A determinação da composição granulométrica é feita através de procedimento da NBR NM 2482001 A coleta da amostra deve ser feita de acordo com a NM 26 Da amostra remetida ao laboratório depois de umidecida para evitar segregação e cuidadosamente misturada formar duas amostras para o ensaio de acordo com a NM 27 A massa mínima por amostra de ensaio é indicada na Tabela 210 Tabela 210 Massa mínima por amostra de ensaio Dimensão máxima característica do agregado mm Massa mínima da amostra de ensaio kg 475 03 95 1 125 2 19 5 25 10 375 15 50 20 63 35 75 60 90 100 100 150 125 300 Após secagem Devese entretanto observar a massa máxima que durante o ensaio pode estar depositada sobre a malha de cada peneira Tabela 211 Por exemplo areias com granulometria extremamente uniforme devem ser ensaiadas com amostras muito próximas da mínima estabelecida na Tabela 210 para poderem atender a condição definida na Tabela 211 33 Tabela 211 Máxima quantidade de material sobre as peneiras Abertura da peneira mm Máxima quantidade de material sobre a tela kg 50 36 375 27 25 18 19 14 125 089 95 067 475 033 475 020 Procedimento Secar as duas amostras de ensaio em estufa 105 110oC esfriar a temperatura ambiente e determinar suas massas M1 e M2 Tomar a amostra M1 e reservar a outra Encaixar as peneiras da série normal e intermediária previamente limpas numa sequência crescente de aberturas da base para o topo do conjunto Sob a peneira inferior 015mm encaixar o fundo Colocar a amostra sobre o conjunto de peneiras tampando a seguir a peneira superior Promover a agitação mecânica do conjunto por um tempo razoável para permitir a separação e classificação prévia dos diferentes tamanhos do grão de amostra Destacar e agitar manualmente cada peneira iniciando pela de maior abertura até se atinja constância de peso nas frações retidas em cada peneira Remover o material retido em cada peneira para uma bandeja identificada Escovar a tela em ambos os lados para limpar a peneira O material removido pelo lado interno é considerado como retido juntar na bandeja e o desprendido na parte inferior como passante juntar com o material retido da peneira imediatamente inferior O material passante durante esta etapa deve ser incluído na peneira imediatamente inferior antes do inicio de peneiramento desta A tolerância admitida é de 1 em relação à massa do material retido na peneira verificada em duas pesagens sucessivas Determinar a massa total de material retido em cada uma das peneiras e no fundo do conjunto O somatório de todas as massas não deve diferir mais de 03 de M1 Repetir todo o procedimento para a amostra com M2 Cálculos Para cada uma das amostras de ensaio M1 e M2 calcular a porcentagem retida em massa em cada peneira com aproximação de 01 As amostras devem apresentar necessariamente a mesma dimensão máxima característica e nas demais peneiras os valores de porcentagem retida individualmente não devem diferir em mais de 4 Caso isto ocorra repetir o peneiramento para outras amostras de ensaio até atingir esta exigência As porcentagens médias retidas acumuladas devem ser calculadas para cada peneira com aproximação de 1 O módulo de finura deve ser determinado com aproximação de 001 34 Obs No caso do agregado miúdo ensaiado possuir visivelmente uma quantidade significativa de pó antes de se realizar o ensaio de granulometria deve ser procedido o ensaio de material pulverulento conforme procedimento detalhado no item 237 b Com a massa msf deve ser feito o ensaio de granulometria mas para efeito de cálculo a massa do agregado a ser adotada é m A diferença entre m e msf deve ser somada ao valor obtido no fundo Exemplo prático Análise granulométrica de um agregado miúdo Peneiras Massa retida Porcentagens Massa retida Porcentagens Média acumulada mm g Retida Acumulada g Retida Acumulada 95 63 4 08 08 4 10 10 1 48 55 11 19 48 12 22 2 24 405 81 100 32 80 102 10 12 78 156 256 608 152 254 26 06 1125 225 481 92 230 484 48 03 1345 269 750 1036 259 743 75 015 91 182 932 736 184 927 93 Fundo 34 68 100 292 73 100 100 Soma 500 100 400 100 Dimensão Máxima Característica 48mm Dimensão Mínima Característica 015mm Módulo de Finura 254 Classificação NBR 72112005 Não se enquadra em nenhuma das faixas normalizadas Zona ótima na maioria das peneiras com excessão da 475 e 63 Exemplo prático Análise granulométrica de um agregado graúdo Peneiras Massa retida Porcentagens Massa retida Porcentagens Média acumulada mm g Retida Acumulada g Retida Acumulada 50 375 200 13 13 200 10 10 1 315 500 31 44 600 30 40 4 25 1500 94 138 2000 100 140 14 19 12500 780 918 15200 760 900 91 125 800 5 968 1200 60 960 96 95 200 13 981 200 10 970 98 63 50 03 984 100 05 975 98 48 50 03 987 100 05 980 98 Fundo 200 13 100 400 20 100 100 Soma 16000 100 20000 100 Dimensão Máxima Característica 32mm Dimensão Mínima Característica 125mm Módulo de Finura 788 os valores referentes as peneiras 015 a 24 foram considerados como 100 Classificação pela NBR 72112005 Seria uma brita 19315 apesar do 1 na peneira 375 35 233 Massa específica Como já foi abordado no item 224 a NM 522002 apresenta definições de vários parâmetros relativos a massa específica dos agregados A seguir será apresentado o procedimento preconizado pela referida norma para determinação das diversas massas específicas definidas naquele item a Agregados miúdos Colocar uma amostra de aproximadamente 1 kg em uma bandeja e submergir em água por 24 horas 244oC Retirar a amostra da água e estendela sobre uma superfície plana submetendoa à ação de uma suave corrente de ar revolvendo a amostra com freqüência para assegurar uma secagem uniforme Prosseguir a secagem até que os grãos de agregado miúdo não fiquem fortemente aderidos entre si Colocar o agregado no molde tronco cônico metálico de 403mm de diâmetro superior 903mm de diâmetro inferior e 753mm de altura com espessura mínima de 1mm sem comprimilo Compactar sua superfície suavemente com 25 golpes da haste de socamento metálica com 34015 gramas de massa tendo a superfície de compactação circular plana de 253mm de diâmetro e então levantar verticalmente o molde Se ainda houver umidade superficial o agregado conserva a forma do molde Nesse caso continuar a secagem revolvendo a amostra constantemente e fazer ensaios a intervalos freqüentes de tempo até que o cone de agregado miúdo desmorone ao retirar o molde Neste momento o agregado terá chegado à condição de saturado superfície seca Pesar 500g de amostra na condição saturada superfície seca ms Colocar a amostra no frasco padronizado picnômetro de boca larga de 500ml de capacidade volumétrica e pesar m1 Encher o frasco com água até próxima da marca de 500ml Remover bolhas por agitação e colocar o frasco em banho mantido à temperatura constante 212oC preferencialmente Após uma hora completar com água até a marca de 500ml e determinar a massa do conjunto m2 Retirar o agregado do frasco e secalo a 1055oC Esfriar até a temperatura ambiente em dessecador e pesar m Massa específica aparente do agregado seco d1 Va V m d1 a 1 2 m m Va m massa seca V volume do frasco Va água adicionada ao frasco para completar volume amassa específica da água na temperatura do banho 36 Massa específica aparente do agregado saturado superfície seca d2 Va V m d s 2 a 1 2 m m Va ms massa saturada superfície seca V volume do frasco Va água adicionada ao frasco para completar volume amassa específica da água na temperatura do banho Massa específica d3 a s 1 m m Va V m d a 1 2 m m Va m massa seca ms massa saturada superfície seca V volume do frasco Va água adicionada ao frasco para completar volume amassa específica da água na temperatura do banho Comentários sobre o procedimento Filosoficamente o procedimento apresentado pela NM 522002 é correto Entretanto a forma para se obter o agregado saturado superfície seca é no mínimo questionável principalmente em se tratando de agregados de britagem onde a angulosidade dos grãos interfere sobremaneira no ensaio do cone Alternativas que vêm sendo utilizadas há muitos anos com sucesso para a determinação da massa específica aparente que é o parâmetro e real interesse na tecnologia do concreto são os ensaios do picnômetro e do frasco de Chapman conforme os procedimento abaixo apresentados Processo do picnômetro Picnômetro é um recipiente de vidro que possui uma rolha esmerilhada com um tubo capilar Quando repleto por um líquido obtemse um volume bem definido e preciso Princípio Figura 211 Cálculo do volume da amostra através do picnômetro Procedimento Pesase o picnômetro com água Pag Retirase um pouco da água do picnômetro e pesase mA Colocase uma pequena quantidade de amostra com o auxílio de um funil e pesase mB Removese o ar aderido nas partículas do agregado por agitação ou preferencialmente com o auxílio de uma bomba de vácuo e completase o restante do espaço com água 37 Pesase o picnômetro com amostra e água Paga Massa específica aparente do agregado seco d1 m P P m d ag a ag 1 A B m m m m massa seca Pag massa do picnômetro com água Paga massa do picnômetro com água mais amostra No caso de desejarse calcular d2 e d3 seria possível também utilizarse deste procedimento No caso de d2 seria necessário determinar ms Poderiase utilizar a seguinte expressão m P P m d ag a ag s 2 100 100 m A ms A m P P m d ag a ag 3 hsup h A msmassa saturada superfície seca m massa seca Pag massa do picnômetro com água Paga massa do picnômetro com água mais amostra A absorção humidade total do agregado hsupumidade superficial do agregado Processo do frasco de Chapman O frasco de Chapman é um frasco semelhante à uma proveta graduada que possui uma escala com sensibilidade de 1ml na sua parte superior Por possuir uma geometria especial Figura 212 permite que se possa trabalhar com amostras de 500 gramas Figura 212 Frasco de Chapman O procedimento do ensaio pode ser assim resumido Pesar 500 gramas de areia seca em estufa 38 Colocar água no frasco até que atinja a marca de 200 ml situada no trecho entre os dois alargamentos do tubo Com o auxílio de um funil colocar a amostra no frasco agitandoo periodicamente para eliminação das bolhas de ar aderidas nas partículas Realizar a leitura correspondente ao nível da água na escala do frasco L Calcular a massa específica aparente do agregado d1 expressa em gcm3 através da seguinte expressão 200 L 500 d1 b Agregados Graúdos A determinação da massa específica dos agregados graúdos pode ser feita de várias formas de acordo com a precisão necessária Um método expedito de baixa precisão mas útil em muitos casos é o do frasco graduado Processo do frasco graduado Colocase uma certa quantidade de água em uma proveta graduada e fazse uma leitura inicial Li Determinase a massa de uma certa porção da amostra m e colocase esta porção na proveta Fazse então a leitura final Lf d m Lf Li Este procedimento é indicado para cálculos rápidos A precisão é pequena pois depende da sensibilidade de leitura da proveta utilizada e portanto não tem sentido a diferenciação entre os diversos tipos de massa específica citados d1 d2 ou d3 Processo da balança hidrostática Este é o método preconizado pela norma NBR NM 532002 O princípio deste ensaio baseiase na lei de Arquimedes Todo corpo imerso num fluido está sujeito a uma força de baixo para cima igual ao peso do líquido por ele deslocado Figura 213 Lei de Arquimedes O valor do empuxo pode ser determinado pela diferença entre a massa de uma amostra em condições normais m e sua massa imersa ma Se o fluido em questão for a água densidade igual a 1 o valor desta força em kgf será numericamente igual ao volume da amostra em dm3 Empuxo Peso 39 d m m ma Procedimento de ensaio Para a realização do ensaio a amostra deve possuir uma massa mínima definida na Tabela 212 Tabela 212 Massa mínima por amostra de ensaio de massa específica e absorção Dimensão máxima característica do agregado mm Massa mínima da amostra de ensaio kg 125 2 19 3 25 4 375 5 50 8 63 12 75 18 90 25 100 40 112 50 125 75 150 125 Após secagem Lavar completamente o agregado para remover o pó ou outro material da superfície Secar a amostra de ensaio a 1055oC e deixar esfriar em temperatura ambiente durante 1 a 3 horas Pesar uma amostra m de acordo com a massa mínima Submergir o agregado em água por 24 horas 244oC Retirar a amostra da água e envolver em um pano até que toda a água visível seja eliminada ainda que a superfície se apresente úmida Enxugar cada grão durante a operação Pesar ms Tarar a balança com o recipiente que conterá a amostra quando imersa na água Esse recipiente deverá ser feito de tela com 335mm de abertura e possuir um volume de 4 a 7 dm3 Colocar a amostra no recipiente imerso e fazer a pesagem imersa ma Massa específica aparente do agregado graúdo seco d1 a s 1 m m m d m massa seca ms massa saturada superfície seca ma massa imersa 40 Massa específica aparente do agregado graúdo saturado superfície seca d2 a s s 2 m m m d ms massa saturada superfície seca ma massa imersa Massa específica do agregado graúdo seco d3 a 3 m m m d m massa seca ma massa imersa Este método de determinação tem grande precisão e é o recomendado para medida de laboratório Fazendo as devidas adaptações poderia também ser utilizado para a determinação das massas especificas de agregados miúdos o recipiente destinado a conter o agregado dentro dágua deve ser estanque 234 Determinação da umidade e absorção dos agregados Conceitualmente umidade é a relação entre a massa de água que contem uma amostra de agregado e a massa desse agregado no estado seco 100 m m h ag m massa seca da amostra mag massa da água Determinação da umidade total a Processo da secagem em estufa Colhida uma amostra e após levada a laboratório deve se executar o seguinte procedimento Pesagem da amostra no estado úmido mh Secagem em estufa a uma temperatura de 105oC e 110oC até constância de peso Pesagem da amostra no estado seco m h mh m m Este método apresenta boa precisão mas é muito demorado para determinações de campo e exige equipamento caro estufa o que só o recomenda para trabalhos de laboratório b Processo de secagem rápida ao fogo ou microondas Este método é utilizado quando se necessita de determinações rápidas em campo Colhese uma amostra representativa do material aproximadamente 500g e pesase mh Colocase o material numa frigideira ao fogo ou em um recipiente de vidro num microondas até que toda a água se evapore Pesase a amostra seca m h mh ms m c Speedy moisture tester Este equipamento é composto por uma garrafa metálica com uma tampa provida de um manômetro O teste consiste em colocar a umidade do agregado em contato com carbureto de cálcio gerando um gás dentro da garrafa O gás formado provoca um aumento de pressão interna na garrafa que é registrada no manômetro da 41 tampa A pressão lida no manometro está associada a um determinado grau de umidade uma vez que a amostra colocada tem massa padronizada 5 10 ou 20g Procedimento Pesar uma amostra na balança do próprio aparelho Colocar a amostra na garrafa juntamente com 2 ampolas de carbureto de cálcio Colocar duas esferas de aço que servem para romper as ampolas Fechar a garrafa e agitar o conjunto até que se observe uma estabilização na leitura da pressão no manômetro Verificar na tabela de calibração do aparelho que umidade corresponde a pressão observada Determinação da umidade superficial a Processo do frasco de Chapman Para a execução do ensaio é necessário que se conheça a massa específica aparente do agregado Esta massa específica pode ser determinada pelo próprio frasco de Chapman segundo procedimento descrito no item 233 a Procedimento Pesar 500g da amostra estado úmido Preencher o frasco com 200mL de água marca inferior do frasco Colocar a amostra e fazer a leitura final correspondente ao volume amostra mais água L hsup 100 d1 L 200 500 d1 700 L Dedução de expressão Vs Vag L 200 msd1 hsupms100 L 200 100 mh100 hsupd1 hsup 100100mh hsup 100 L 200 multiplicando por d1100 hsup 100mh hsupmhd1 100d1L d1 hsupL 2000d1 200 hsupd1 hsupmhd1 d1L 200d1 100d1L 20000d1 100mh como mh 500g hsup 100 d1 L 200 500 d1 700 L b Processo do picnômetro Para a execução do ensaio também é necessário que se conheça a massa específica aparente do agregado Esta massa específica pode ser determinada pelo próprio picnômetro segundo procedimento descrito no item 233 a Procedimento Pesase o picnômetro com água Pag Retirase um pouco da água do picnômetro e pesase mA Colocase uma pequena quantidade de amostra úmida com o auxílio de um funil e pesase mC 42 Removese o ar aderido nas partículas do agregado por agitação ou preferencialmente com o auxílio de uma bomba de vácuo e completase o restante do espaço com água Pesase o picnômetro com amostra e água Paga Determinação da umidade superficial hsup K m d m 100d K h h 1 h 1 sup A C h m m m m P P K h ag a ag mh massa úmida Pag massa do picnômetro com água Paga massa do picnômetro com água mais amostra d1massa específica aparente Dedução de expressão Vs Vag Pag Paga mh Substituindo a expressão Pag Paga mh por K msd1 hsupms100 K 100 mh100 hsupd1 hsup 100100mh hsup 100 K multiplicando por d1100 hsup 100mh hsupmhd1 100d1K d1 hsupK hsupmhd1 d1K 100d1K 100mh hsup 100 d1K mh d1mh K Absorção A determinação da absorção de um agregado miúdo A pode ser feita segundo o procedimento apresentado no item 233 a usandose a expressão m m A s Entretanto este procedimento pode levar a valores questionáveis como já explicado Uma maneira simples e mais precisa de determinar este parâmetro seria tomar uma amostra de areia úmida saturada perfeitamente homogeneizada e determinarse a umidade total pela estufa e superficial pelo picnômetro ou frasco de Chapman Nesse caso a absorção do agregado poderia ser assim determinada hsup h A 235 Massa unitária Massa unitária é a relação entre a massa de um agregado no estado seco e seu volume compreendendo o volume aparente e o volume de vazios intergranulares Vunit Na prática é a relação entre a massa de um agregado seco e o volume de um recipiente que o contem m Vunit É comum no caso de agregados miúdos também se determinar a relação entre a massa úmida e o volume do recipiente Essa relação é conhecida como massa unitária úmida h h mh Vunit 43 Procedimento para determinação NBR 725182 Utilizase um recipiente paralelepipédico de volume não inferior aos valores constantes na Tabela 213 O enchimento do recipiente de volume Vrec deve ser feito com uma altura de lançamento não superior a 10cm da borda Este procedimento tenta simular as condições de obra Enchese o recipiente em demasia e com uma régua metálica fazse a rasadura da superfície eliminandose o excesso no caso do agregado miúdo No caso do agregado graúdo fazse uma compensação entre as partes que se sobressaem do recipiente com as que ficam abaixo da borda Sequência do ensaio Pesase o recipiente vazio mrec Pesase o recipiente com agregado seco mra mra mrec Vrec A Tabela 213 apresenta os requisitos de dimensão para o recipiente utilizado no ensaio Tabela 213 Requisitos de dimensão para o recipiente utilizado no ensaio da massa unitária Dimensões Mínimas máximo do agregado mm Base dm Altura dm Volume dm3 48 316 x 316 15 15 50 316 x 316 20 20 100 447 x 447 30 60 O ensaio deverá ser executado no mínimo 2 vezes não devendo haver variação em massa superior a 1 e a diferença entre as unidades maior que 01 236 Inchamento das areias Por definição o coeficiente de inchamento é definido como sendo a relação entre o volume unitário de uma amostra no estado úmido e seu volume unitário no estado seco i Vunith Vunit como m Vunit h mh Vunith 44 m Vunit então i mh h m sendo mh m h 100 100 Desta forma o inchamento de uma areia pode ser calculado pela seguinte expressão i h h 100 100 A nível de ensaio como utilizase uma caixa de volume constante para determinação de e h e denominando a massa úmida que cabe na caixa de mh1 a expressão acima pode ser simplificada para h mVunit mh1Vunith como Vunith Vunit h m mh1 i mmh1 h 100 100 Execução do ensaio 1 Preencher a caixa padronizada Volume Vc e Massa Mc com agregado seco segundo procedimento descrito para determinação da massa unitária 2 Determinar a massa do conjunto Mca 3 Determinar a massa da amostra m m Mca Mc 4 Calcular a massa de água necessária para obterse 1 de umidade m100 5 Colocar a amostra do agregado numa caixa metálica de grandes dimensões adicionar a água e homegeneizar o conjunto 6 Preencher a caixa padronizada com o agregado úmido proceder a rasadura O material excedente deve retornar a caixa maior Pesar a caixa contendo a amostra úmida Mcah 7 Determinar a massa da amostra úmida mh1 mh1 Mcah Mc 8 Cálcular o coeficiente de inchamento i pela fórmula acima 9 Repetir os procedimentos 4 a 8 para teores de umidade crescentes de 1 em 1 até que o valor do coeficiente de inchamento apresente uma diminuição em duas determinações consecutivas 10 Traçar o gráfico de inchamento determinando a umidade crítica e coeficiente de inchamento médio 45 Exemplo numérico Umidade Água adicionada mL Massa Úmida kg i 0 1125 100 1 1125 1053 108 2 1125 956 120 3 1125 892 130 4 1125 852 137 5 1125 846 140 6 1125 848 141 7 1125 850 142 8 1125 862 141 1 1 0 5 1 1 1 1 5 1 2 1 2 5 1 3 1 3 5 1 4 1 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 U m id a d e In c h a m e n to Do procedimento gráfico descrito anteriormente obtevese Umidade crítica 51 Coeficiente de inchamento médio 141 237 Impurezas a Matéria Orgânica A determinação do teor de matéria orgânica de um agregado miúdo deve ser feita através do procedimento da norma NBR NM 492001 Procedimento 46 Coletada uma amostra representativa do agregado de acordo com a NBR NM 262001 formar uma amostra de ensaio superior a 200g sempre que possível com o material úmido a fim de evitar a segregação da fração pulverulenta Soluções químicas empregadas no ensaio Solução de hidróxido de sódio a 3 Hidróxido de sódio 30g Água destilada 970g Solução de ácido tânico a 2 Ácido tânico 2g Álcool 10mL Água destilada 90mL Num frasco erlenmeyer adicionar 200g de agregado miúdo seco ao ar e 100mL da solução de hidróxido de sódio Agitar vigorosamente e deixar em repouso durante 24 horas Simultaneamente preparar uma solução padrão adicionando a 3mL da solução de ácido tânico 97mL da solução de hidróxido de sódio Agitar e deixar em repouso durante 24 horas Após este período transferir esta solução para um tubo de ensaio e a seguir realizar a filtragem da solução que contém a amostra de agregado usando um papel filtro qualitativo Transferir o material filtrado para um tubo de ensaio de mesmo diâmetro que o utilizado para armazenar a solução padrão Executar a comparação das cores das duas soluções Se a solução padrão tiver cor equivalente a da solução da amostra o teor de matéria orgânica será de 300ppm Se a solução da amostra for mais escura teor de matéria orgânica 300ppm Se a solução da amostra for mais clara teor de matéria orgânica 300ppm b Material pulverulento A determinação do material pulverulento passante na peneira 0075mm é procedido da seguinte forma Coletar uma amostra representativa do agregado de acordo com a NBR NM 262001 e formar uma amostra de ensaio ligeiramente superior a apresentada na Tabela 214 sempre que possível com o material úmido a fim de evitar a segregação da fração pulverulenta Tabela 214 Massa mínima da amostra para ensaio de material pulverulento Dimensão máxima característica do agregado mm Massa mínima da amostra de ensaio g 236 100 475 500 95 1000 19 2500 375 5000 Após secagem 47 Secar a amostra em estufa 105 a 110oC Determinar a massa seca do agregado m Colocar o material num recipiente e adicionar água em abundância misturando a amostra nesta água frequentemente Verter a solução água suja com pó sobre um conjunto de peneiras superpostas 12 e 0075mm Colocar nova porção de água e repetir a operação de lavagem tantas vezes quantas forem necessárias para que se obtenha uma solução praticamente limpa Coletar o material restante no recipiente e retido nas duas peneiras para uma bandeja metálica e secar em estufa até constância de massa msf Figura 214 Ensaio de material pulverulento O material pulverulento da amostra Mp será determinado pela seguinte expressão Mp m msf m x100 238 Abrasão Los Angeles Procedimento de Ensaio Tomase uma amostra cuja quantidade é definida em função do tamanho dos grãos Mn Colocase a amostra no tambor previamente limpo do equipamento em conjunto com a carga abrasiva esferas metálicas Fazse o tambor girar com a velocidade de 30 a 33 rpm até completar 500 rotações Retirase todo o material do tambor separase as esferas da carga abrasiva limpase as mesmas com uma escova e fazse passar a amostra nas peneiras 238mm e 168mm rejeitando o material que passa nesta última Lavese o material retido nas próprias peneiras reunese o mesmo e a seguir secase em estufa entre 105 e 110oC durante no mínimo 3 horas Pesase o material seco mn A abrasão Los Angeles será dada pela fórmula An Mn mn Mn x 100 48 24 Exercícios para aplicação prática dos conceitos e parâmetros relacionados aos agregados a Um caminhão transporta uma carga de 20m3 de areia Sabendose que a umidade da areia é 5 sua massa unitária é 150kgdm3 seu coeficiente de inchamento é 130 calcular a massa de agregado transportada Solução Vunith20m3 como i Vunith Vunit Vunit 20130 15385m3 ou 15385dm3 m Vunit então m 15385 x 150 23077kg m mhh100100 mh 23077 x 105 mh 242308 kg b Em uma obra está sendo utilizado o seguinte proporcionamento para a produção de concreto 1 saco de 50kg de cimento 2 padiolas de areia de 35x45x27cm 3 padiolas de brita de 35x45x22cm 20 litros de água São conhecidos cimento areia brita Massa específica aparente kgdm3 310 262 265 Massa unitária kgdm3 155 140 Coeficiente de inchamento 132 Umidade total 6 0 Absorção 10 05 Solução Areia Vunith 2 x 35 x 45 x 27 85 050cm3 8505dm3 Vunit Vunithi 8505132 6443dm3 m Vunit 155 x 6443 9987kg Massa de água na areia mag h magm100 mag 9987 x 005 499kg Brita Vunith 3 x 35 x 45 x 22 103 950cm3 10395dm3 m Vunit 140 x 10395 14553kg Proporção em massa kg Traço em massa kg Cimento 50 1 Areia 9987 2 Brita 14553 291 água 204992499 050 49 Quantidade de concreto por betonada A quantidade de concreto produzida será a soma dos volumes aparentes de todos os materiais constituintes menos o volume de água absorvida nos poros dos agregados Massa kg d1 kgdm3 Vapar dm3 Vag absorvida Cimento 50 31 16129 Areia 9987 262 38118 001x99870999 Brita 14553 265 54914 0005x144530723 água 2499 1 2499 134154 1722 Volume de concreto por betonada 134154 1722 132432 dm3 Para produzir 20m3 20000132432 151 betonadas 50 3 AGLOMERANTES 31 Introdução Aglomerantes são produtos empregados na construção civil para fixar ou aglomerar materiais entre sí Apresentamse geralmente sob a forma pulverulenta e a maioria quando misturada com água tem a capacidade de aglutinar e formar suspensões coloidais endurecendo por simples secagem eou em consequência de reações químicas aderindo à superfície com as quais foram postos em contato São empregados via de regra como pastas ou com agregados inertes areia e pedra na confecção de argamassas e concretos utilizados para revestimentos de pisos e paredes obtenção eou união de elementos de construção civil tijolos blocos azulejos lajotas construção de elementos e componentes estruturais e estabilização de solos Muitos são os materiais que têm propriedades aglomerantes porém para uso em construção civil é essencial que as matérias primas para a sua obtenção sejam abundantes na natureza e se encontrem em condições de aproveitamento econômico As matériasprimas que atendem atualmente a estas exigências são a argila a gipsita o calcário o dolomito que se encontram em grandes depósitos nas regiões próximas aos centros consumidores os resíduos das centrais termoelétricas que são as cinzas volantes cinzas de carvão mineral e os subprodutos da indústria siderúrgica como a escória de alto forno 32 Classificação Os aglomerantes podem ser inicialmente classificados conforme o processo que leva ao seu endurecimento São denominados quimicamente inertes aqueles cujo endurecimento não produz qualquer alteração química ou mineralógica em sua constituição Um exemplo são as misturas argilosas cujo processo de endurecimento ao ambiente é decorrente exclusivamente da evaporação da água de amassamento que não têm grande interesse para a construção civil devido às baixas resistências mecânicas obtidas e à própria reversibilidade do processo O cimento asfáltico é um outro exemplo desse tipo de aglomerante Por outro lado existem os aglomerantes quimicamente ativos como as cales gessos e cimentos cujo endurecimento nas condições ambientes de temperatura e pressão é decorrente de uma reação química Apresentam maior interesse e têm grande campo de aplicação pois são capazes de atingirem altas resistências físico mecânicas e manteremse estáveis nessa condição Os aglomerantes quimicamente ativos dividemse em Aglomerantes aéreos São empregados somente ao ar pois não resistem satisfatoriamente quando imersos em água Aglomerantes hidráulicos Podem ser empregados ao ar ou na água pois resistem satisfatoriamente mesmo imersos na água 51 33 Aglomerantes Aéreos 331 Gesso Também chamado de gesso de estucador gesso Paris ou gesso de pega rápida é um aglomerante natural resultante da queima do sulfato de cálcio dihidratado gipsita As jazidas de gipsita normalmente contém uma certa quantidade de impurezas A exploração de uma jazida é economicamente viável quando o teor de Ca SO42H2O é superior a 70 As jazidas nacionais possuem teores acima de 90 Os Estados nacionais maiores produtores estão nas regiões Norte e Nordeste Atualmente o maior produtor é o Estado de Pernambuco e as maiores reservas estão no Pará A reação que dá origem ao gesso é CaSO42H2O Calor CaSO412H2O 32H2O Gipsita Gesso A temperatura de cozimento é da ordem de 160oC A 250oC o gesso se transforma numa anidrita solúvel que é um material ávido por água e que se transforma rapidamente em um hemihidrato quando em contato com água De 400 a 600oC a anidrita se torna insolúvel não dá pega inerte De 900 a 1200oC obtémse o gesso de pega lenta Fases de Fabricação Extração a céu aberto ou subterrânea Britagem Queima Moagem Propriedades Início de pega com 2 a 3 minutos e fim de pega com 15 a 20 minutos Ataca o aço Portanto usase de preferência ferramentas de latão para trabalhar o gesso Para a armação de peças de gesso devese usar armaduras galvanizadas Adere mal à madeira Devido à sua solubilidade o gesso não deve ser usado em exteriores O gesso é isolante do tipo médio semelhante a madeira seca e ao tijolo Proteje bem estruturas de madeira ou aço contra o fogo Uma espessura de 3cm de argamassa de gesso protege uma estrutura de madeira durante 45 minutos a uma temperatura de 1000oC A resistência do gesso é inversamente proporcional à relação águaaglomerante dificilmente ultrapassando a 10MPa O gesso é muito utilizado em moldagem devido sua pequena retratibilidade Atualmente tem sua utilização mais importante em construção civil como materia prima para a produção de placas de forro para cozinhas e banheiros Também é utilizado para a execução de acabamentos de encontros de parede e teto 332 Cimento Sorel ou Magnésia Sorel 52 Foi descoberto pelo engenheiro francês Sorel no século passado Apesar de praticamente não ser utilizado no Brasil seu emprego é bastante comum na Europa devido às suas propriedades Consiste na reação de magnésia sólida MgO com o cloreto de magnésia MgCl2 em solução aquosa A dosagem recomendada pelas normas alemãs DIN é MgO MgCl2 2 a 35 Com este aglomerante podemos fazer uma espécie de concreto denominado xilolita que é o produto da mistura da magnésia Sorel com material de enchimento que poderá ser resíduos de cortiça resíduos de couro restos de madeira lã celulósica asbesto areia talco pó de pedra etc Quando são utilizadas matérias orgânicas temse uma xilolita com menor resistência mas com melhor propriedade de isolamento e quando o material de enchimento é inorgânico a resistência mecânica do material é aumentada mas diminuem as qualidades de isolamento térmico e acústico As normas DIN estabelecem que a matéria prima deve chegar isolada na obra e a mistura deve ser feita colocandose na betoneira primeiramente os agregados com o MgO e misturandose até perfeita homegeinização Após é adicionado o cloreto de magnésia em solução aquosa 333 Cal Aérea É um aglomerante natural sendo que a matéria prima utilizada é o calcário A temperatura de cozimento é da ordem de 900oC A reação química básica que dá origem ao aglomerante é CaCO3 Calor CaO CO2 Calcinação Calcário Cal virgem CaO H2O CaOH2 Extinção Pedra porosa Pó Reação de endurecimento CaOH2 CO2 CaCO3 H2O Carbonatação Para ser caracterizada como uma cal aérea o índice de hidraulicidade r deve ser inferior a 01 Este índice é definido como r SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO Este calcário pode estar associado ao MgCO3 em proporções variáveis Quanto à sua constituição as cales aéreas se dividem em Magnesianas Quando o teor de MgO é superior a 20 Cálcicas Quando o teor de MgO é inferior a 20 Obs A NBR 6473 define que o teor de CaO MgO deve ser superior a 88 Quanto ao rendimento as cales podem ser classificadas em 53 Gordas São aquelas cujo rendimento é superior a 82 ou seja quando 1m3 de cal virgem dá mais de 182m3 de pasta 550kg de cal para obter 1m3 de pasta Magras São aquelas cujo rendimento é inferior a 82 O conceito de rendimento é função da definição de consistência da pasta Tratase de uma consistência arbitrária usualmente determinada pelo abatimento de um cilindro de 5cm de diâmetro e 10cm de altura que se deforma para 87cm pela remoção do molde Cal de variedade cálcica oferece melhores rendimentos que cal magnesiana A hidratação da cal virgem dá origem à Cal extinta É o produto resultante da adição de grande quantidade de água à cal virgem dando como produto resultante uma pasta Cal hidratada É o produto obtido pela adição de água à cal virgem Entretanto a quantidade de água é apenas aquela necessária para a formação do CaOH2 que é um pó seco Este processo é feito em fábrica Velocidade de extinção A hidratação ou extinção da cal virgem é uma operação importantíssima que deve ser cuidadosamente controlada pois é dela que vai depender o desempenho da cal como aglomerante As cales virgens apresentam diferentes comportamentos quando em presença de água segundo tenham ou não predominância de magnésio O MgCO3 decompõese a cerca de 402oC e o CaCO3 somente com cerca de 898oC à pressão atmosférica Assim quando se inicia a decomposição do CaCO3 o MgO já formado está há algum tempo exposto à temperaturas mais elevadas e isto acarreta a sinterização semifusão do MgO denominada coalescência do cristal que diminui sua afinidade com água dificultando posteriormente sua hidratação Esse comportamento distinto exige uma classificação prévia quanto à rapidez de extinção de uma cal virgem Para esta classificação cobremse alguns fragmentos de cal virgem com água e observase até que se esborroem quando então admitese iniciada a reação Será de extinção rápida quando a reação iniciarse em menos de 5 minutos Será de extinção média quando a reação iniciarse entre 5 e 30 minutos Será de extinção lenta se a reação iniciarse após 30 minutos De acordo com esta classificação a extinção deverá ser assim procedida Rápidas Cal adicionada à água que deve cobrila toda Não permitir o despreendimento de vapor adicionando sempre mais água Médias Água adicionada à cal até cobrila toda Mexer sempre que necessário Lentas Água adicionada à cal até umidecêla completamente esperando que a reação se inicie Posteriormente se necessário adicionar cautelosamente mais água Se a água não for adicionada convenientemente à cal na extinção da cal rápida a dificuldade de irradiação do calor gerado pode elevar excessivamente a temperatura de modo a prejudicar a cal Dizse que a cal foi queimada Na cal de extinção lenta que tem menor afinidade com a água o calor se irradia com facilidade dando como consequência a não extinção completa Dizse que a cal está afogada As cales rápidas geralmente são as cálcicas e as lentas as magnesianas Procedimentos a seram observados na utilização das cales 54 Quando a cal for virgem em pedra Figura 31 Procedimento para extinção da cal virgem em obra O material deve ficar 3 a 5 dias cal destinada para argamassa de assentamento de alvenaria 7 dia cal para argamassa de revestimento Atualmente em Santa Catarina especialmente na região da Grande Florianópolis é comum o emprego de argamassas usinadas de cal e areia tanto para assentamento de alvenaria quanto revestimento A esta mistura é adicionado cimento portland na obra Neste caso a cal utilizada nas usinas é a cal virgem em pó e sua extinção é feita em reatores tanques munidos de pás giratórias A cal é adicionada à água com o misturador ligado e é preparada uma pasta durante o tempo aproximado de 8 horas Após este tempo a nata de cal formada é misturada com areia em misturadores contínuos de rosca sem fim ou em betoneiras estacionárias A mistura permanece em estoque até sua comercialização por um período de 2 a 5 dias Quando a cal for hidratada Pode ser utilizada diretamente em pó na confecção de argamassas Porém para evitarse problemas de danos futuros nos revestimentos devese fazer a mistura da cal com areia e água 24 horas antes de sua utilização ou produzirse com a mesma antecedência leite de cal cal água Quanto à qualidade da argamassa obtida temse a seguinte ordem de precedência Cal extinta em obra em pasta Leite de cal Cal hidratada em pó Obs Em pequenas obras ou mesmo em condições normais não se justifica a utilização de cal virgem devido aos problemas de manuseio e necessidade de espaço para construção de tanques de extinção Para a utilização em revestimentos é necessário que se use a cal misturada com areia que possui as seguintes funções Tornar o material mais poroso permitindo a penetração do CO2 Diminuir os efeitos de retração na secagem Tornar a argamassa mais econômica Tanques de Armazenamentoo Tanque de extináo 55 34 Aglomerantes Hidráulicos 341 Cal pozolânica É uma mistura entre a cal aérea e pozolana Foi descoberta pelos romanos que misturavam uma cinza vulcânica encontrada nas proximidades de vesúvio com cal hidratada obtendo um produto que endurecia sob água A proporção de cal é variável 25 a 45 É atualmente um aglomerante em desuso mas seu valor histórico é grande já que existe ainda hoje ruínas de construções realizadas com ela Há alguns anos o CIENTEC RS desenvolveu em escala piloto um aglomerante denominado aglotec cuja matéria prima é uma mistura de calcário e carvão mineral com alto teor de cinza O carvão adicionado além de fornecer a energia para a calcinação do calcário fornece a pozolana que é a cinza do carvão calcinada e moída 342 Cal metalúrgica Tratase de um produto semelhante ao anterior onde a pozolana é substituida pela escória de altoforno finamente pulverizada Sua fabricação envolve a operação de moagem peneiramento da escória metalúrgica e subsequente mistura à cal hidratada em proporções variáveis de quatro a dois para um em massa Este material é normalizado na França e constitui matéria prima para elaboração do chamado cimento de alvenaria Este produto não é fabricado no Brasil 343 Cal hidráulica O nome cal hidráulica é aplicado a uma família de aglomerantes de composição variada obtidos pela calcinação de rochas calcárias que natural ou artificialmente contenham uma porção apreciável de materiais argilosos A cal hidráulica é fabricada por processos semelhantes ao da fabricação da cal aérea Utilizamse de preferência fornos contínuos sendo o produto calcinado e subsequentemente extinto O cozimento da rocha fragmentada é feito a uma temperatura inferior à fusão isto é a cerca de 900oC O índice de hidraulicidade fica numa faixa de 01 a 05 O cozimento do calcário argiloso põe em liberdade o CaO como no caso da cal aérea mas uma parte dele combinase com os componentes argilosos formando silicatos e aluminatos de cálcio Como há no caso um excesso de cal terseá realmente uma mistura de cal aérea com os compostos mencionados Depois do cozimento as pedras são umidecidas para se efetuar a extinção da cal que é um procedimento mais complexo que o da cal aérea A adição de água deve ser feita com cuidado de modo que o excesso não possa combinarse como os silicatos e aluminatos referidos Isto não apresenta grandes dificuldades dada a avidez que a cal tem pela água A extinção da cal como no caso da aérea produz a pulverização das pedras não sendo por isso normalmente necessário fazerse a moagem mecânica Em alguns casos após a extinção pode ser necessária a moagem em virtude da existência de grãos muito cozidos da cal denominados grappiers que não se pulverizam pela extinção A extinção pode ser feita por imersão aspersão ou extinção mecânica No primeiro caso a cal é mergulhada na água durante pouco tempo e retirada quando se manifesta a 56 efervescência No segundo tipo espalhase a pedra sobre um telheiro e regase com a água necessária para apagar a cal determinada por ensaios prévios Na extinção mecânica a cal passa por cilindros rotativos em contato com a água A extinção deve ser feita em temperatura superior a 150oC para evitar a hidratação dos silicatos e aluminatos Ao ser utilizada como aglomerante a cal hidráulica é misturada com água e o endurecimento da pasta resulta de dois tipos de reação O hidróxido de cálcio livre combinase com o CO2 do ar e os compostos de cal e argila hidratamse formando produtos insolúveis que colocam o aglomerante na classe dos hidráulicos Os aluminatos de cálcio são os primeiros a se hidratarem e portanto são os responsáveis pela pega Quanto maior o teor de argila do calcário mais difícil será a pulverização por extinção da cal livre que diminui porém mais acentuadamente hidráulica será a cal isto é resistente à ação dissolvente da água depois de endurecida Quando a relação entre os componentes argilosos e a cal atinge 05 e 06 a quantidade de cal livre disponível não é suficiente para pulverizar as pedras cozidas Se este produto ao sair do forno for moído e com ele se fizer uma pasta verificase o endurecimento pela ação da água sobre os compostos formados entre a cal e os componentes argilosos Posteriormente a cal livre se hidrata expande e fissura a massa A hidratação da cal neste caso é demorada porque sendo grande a percentagem de silicatos e aluminatos nessas cales é retardado o acesso da água à cal livre envolvida por estes compostos Fica assim esclarecido porque os produtos da composição mencionada não são utilizados na prática são chamadas de cales limites Apesar de seu nome a cal hidráulica não é um produto apropriado para construções sob a água Sua pega é muito lenta o que a torna mais adequada a empregos de menor responsabilidade principalmente em misturas denominadas cimentos de alvenaria 344 Cimento de pega rápida Quando a relação entre os componentes argilosos e a cal é superior a 06 na rocha calcário argilosa utilizada o cozimento abaixo da temperatura de fusão aproximadamente 1000oC produz um material praticamente sem cal livre Na realidade nem sempre se pode evitar a presença de um pouco de cal livre devido à heterogeneidade da rocha ou à deficiência de temperatura em determinados pontos do forno Moendose as pedras cozidas e misturando o material pulverizado com água formase a pasta que endurece pela hidratação dos silicatos e aluminatos sendo que os últimos reagem rapidamente por isso denominado de pega rápida Este aglomerante recebe o nome de cimento porque o nome gerérico cimento é dados aos produtos hidráulicos que precisam da moagem após o cozimento O aglomerante analisado tem o nome de cimento natural de pega rápida ou cimento romano O índice de hidraulicidade está entre 06 e 08 Podese produzir o cimento romano a partir de misturas de calcário e argila que passa a denominarse cimento artificial de pega rápida 345 Cimento de pega normal Nos calcários que após a calcinação dão índices de hidraulicidade entre 05 e 065 se a temperatura for elevada até a fusão parcial obtémse um aglomerante sem praticamente cal livre e com pega não muito rápida devido à menor proporção de aluminatos de cálcio Este aglomerante é denominado cimento natural de pega lenta e possui boas qualidades 57 técnicas Sua produção depende entretanto da composição adequada da rocha calcária utilizada como máteria prima Tabela 31 Classificação do aglomerante natural em função do índice de hidraulicidade Nome do produto Meio de endurecimento SiO2Al2O3Fe2O3CaO Tempo de duração da pega Cal aérea gorda e magra ar 010 30 dias Cal fracamente hidráulica ar e água 010 015 15 30 dias Cal medianamente hidráulica ar e água 015 030 10 15 dias Cal hidráulica água 030 040 5 10 dias Cal eminentemente hidráulica água 040 050 2 4 dias Cimento natural de pega lenta água 050 060 6 24 horas Cimento natural de pega rápida água 060 080 6 horas 345 CIMENTO PORTLAND 3451 Introdução O cimento Portland é um material pulverulento constituído de silicatos e aluminatos de cálcio praticamente sem cal livre Estes silicatos e aluminatos complexos ao serem misturados com água hidratamse o produzem o endurecimento da massa oferecendo elevada resistência mecânica O cimento Portland resulta da moagem de um produto denominado clínquer obtido pelo cozimento até a fusão insipiente aproximadamente 30 de fase líquida da mistura de calcário e argila convenientemente dosada e homogeneizada de tal forma que toda a cal se combine com os compostos argilosos sem que depois do cozimento resulte cal livre em quantidade prejudicial Após a queima é feita pequena adição de sulfato de cálcio de modo que o teor de SO3 não ultrapasse 3 a fim de regularizar a tempo de início das reações do aglomerante com a água A sua descoberta é creditada a Joseph Aspdin um pedreiro que em 1824 patenteou o produto com o nome de cimento portland numa referência a portlandstone um tipo de rocha arenosa muito utilizada na Inglaterra na região de Portland Entretanto poucos anos antes na França o engenheiro e pesquisador Louis Vicat publicou o resultado de suas experiências contendo a teoria básica para a produção e emprego de um novo tipo de aglomerante o cimento artificial Também não pode ser esquecido o trabalho de John Smeaton que já em 1756 procurava um aglomerante que endurecesse e resistisse à ação da água de modo a facilitar a reconstrução do farol de Edystone na Inglaterra Em suas tentativas verificou que uma mistura calcinada de calcário e argila tornavase depois de moída e misturada com água uma rocha tão resistente quanto às que usava nas suas construções 3452 Matérias Primas a Calcário O calcário empregado é de natureza calcítica isto é composto predominantemente por carbonato de cálcio CaCO3 que se apresenta na natureza com 58 impurezas como o óxido de magnésio SiO2 Al2O3 e Fe2O3 O teor de óxido de magnésio não pode ser elevado por conduzir a cimentos com características expansivas b Argila A argila empregada na fabricação do cimento é essencialmente constituida de um silicato de alumínio hidratado geralmente contendo ferro e outros minerais em menores percentagens A argila fornece os óxidos SiO2 Al2O3 e Fe2O3 necessários à fabricação do cimento Em muitos casos tornase necessário o uso materias primas complementares para facilitar o ajuste dos teores de sílica e óxido de ferro areias filito magnetita etc c Gesso É o produto de adição final no processo de fabricação do cimento portland com o fim de regular o tempo de pega por ocasião das reações de hidratação A gipsita CaSO42H2O é o tipo de gesso mais empregado Como as jazidas deste mineral localizamse na região nordeste começouse a utilizar no sul do país o fosfogesso ou gesso sintético que é obtido como rejeito na produção de ácido fosfórico CaCO3 PO42 3 H2SO4 6 H2O 2 H3PO4 3 CaSO4 2H2O Apatita ácido sulfúrico água ácido fosfórico gipsita Este fosfogesso para ser utilizado na produção de cimento precisa ser purificado pois normalmente encontrase associado a impurezas fluoretos e fosfatos residuais 23 Fabricação do cimento Portland A fabricação do cimento Portland envolve as seguintes operações Extração da matéria prima Britagem do calcário Dosagem da mistura crua Moagem e mistura Homogeneização Clinquerização Esfriamento Adições finais e moagem Ensacamento O processo de fabricação pode ser feito segundo dois métodos 1 Via úmida 2 Via Seca No primeiro as matérias primas são dosadas com água e vão ao forno sob a forma de pasta No segundo a mistura é feita em pó Atualmente praticamente todo o cimento nacional é produzido por via seca que apesar de exigir maiores cuidados quanto à poluição exige coletores de pó nas chaminés temse mostrado mais econômico a Preparo e dosagem da matéria prima até sua queima A extração da matéria prima se faz pela técnica usual de exploração de pedreiras quando se trata de rochas e xistos por escavação segundo a técnica usual de movimentação de terras quando se trata de argilas e por dragagens quando for o caso 59 A matéria prima quando rochosa é submetida a uma operação de beneficiamento com o propósito de reduzir o material à condição de grãos de tamanho conveniente Tratase da britagem Os materiais britados calcário por exemplo são encaminhados a depósitos apropriados No processamento por via seca a matéria prima é inicialmente conduzida a uma estufa onde é convenientemente secada Secos os materiais argilosos e calcários são proporcionados e conduzidos aos moinhos e silos onde se reduzem a grãos de pequeno tamanho em mistura homogênea Utilizamse para este fim moinhos usualmente de bolas associados em série e conjugados a separadores de peneira ou ciclones por cuja ação se conduz o processo na produção da mistura de grãos de pequeno tamanho intimamente misturados das matérias primas Essa mistura é conduzida por via pneumática para os silos de homogeinização nos quais a composição básica da mistura é quimicamente controlada e são feitas eventualmente as correções A mistura homogênea é armazenada em silos apropriados onde aguarda o momento de ser conduzida ao forno para a queima No processo por via úmida onde se emprega a argila natural como matéria prima esta é inicialmente misturada com água formando uma lama espessa O calcário britado proveniente dos silos é proporcionado e misturado com a lama de argila e conduzido para os moinhos também usualmente de bolas onde a rocha calcária é reduzida a grãos de tamanho muito pequeno Esses moinhos trabalham também com equipamentos separadores neste caso câmaras de sedimentação que proporcionam meio eficaz de controle dos tamanhos dos grãos de calcário em suspensão na lama A lama resultante é bombeada então para os silos de homogeneização nos quais como se procedeu no via seca se controla a composição química e se fazem as eventuais correções A mistura devidamente controlada e homogeneizada é conduzida para os silos de armazenamento do crú A operação de queima da mistura crua é feita em fornos cilíndricos rotativos de grande comprimento e uma pequena inclinação A diferença entre os dois processos citados é que no via úmida o material entra sob a forma de lama e no via seca sob a forma de pó O forno é constituido por um longo tubo de chapa de aço revestido internamente de alvenaria refratária tendo na extremidade mais baixa um maçarico onde se processa a queima de combustível e recebendo por sua boca superior o cru A operação de queima da mistura crua é feita usandose o carvão pulverizado como combustível poderia ser óleo A temperatura no final do forno chega a níveis necessários à transformação química que conduz à produção do clínquer acima de 1300oC O material submetido ao processo de queima percorre o forno de uma ponta a outra em cerca de 35 a 4 horas O clínquer sai do forno e passa ao equipamento resfriador que pode ser de vários tipos Sua finalidade é reduzir a temperatura mais ou menos rapidamente pela passagem de ar frio Dependendo do resfriador o clínquer pode sair com uma temperatura de 50 a 70oC O clínquer após o resfriamento é transportado e estocado em depósitos Para a obtenção do produto na sua forma final o clínquer recebe uma certa quantidade de gesso que será responsável pelo controle do tempo de início de pega 60 Figura 32 Fabricação do cimento Portland por via seca 61 3454 Composição química do cimento Portland No interior do forno de produção de cimento a sílica a alumina o óxido de ferro e óxido de cálcio reagem dando origem ao clínquer cujos compostos principais são ao seguintes Silicato tricácico 3 CaOSiO2 C3S Silicato dicálcico 2 CaOSiO2 C2S Aluminato tricálcico 3 CaOAl2O3 C3A Ferro aluminato tetracálcico 4 CaOAl2O3Fe2O3 C4AF Esses compostos formamse no interior do forno quando a temperatura se eleva a ponto de transformar a mistura crua num líquido pastoso que ao resfriarse dá origem a substâncias cristalinas como ocorre com os três primeiros produtos acima citados e a um material intersticial amorfo o C4AF e outros Todos esses compostos têm a propriedade de reagir em presença de água por hidrólise dando origem então a compostos hidratados Nos fornos a primeira reação que se processa é a combinação do óxido de ferro com alumina e cal formando o C4AF até esgotarse o ferro A segunda reação que se processa é a combinação do Al2O3 excedente com o CaO formado o C3A até esgotarse a alumina Finalmente haverá a formação dos silicatos de cálcio podendo ainda após esta reação sobrar o CaO livre em pequenas quantidades Propriedades dos Compostos C3S É o composto essencial do cimento Portland Esse composto é o responsável pela resistência inicial dos cimentos Os cimentos de alta resistência inicial são ricos em C3S Reage em poucas horas em contato com a água liberando grande quantidade de calor na hidratação C2S Tem pega lenta com fraca resistência até os 28 dias que aumenta então rapidamente chegando a equivaler com a do C3S no primeiro ano Este composto desenvolve baixo calor de hidratação C3A Tem pega instantânea desenvolvendo altíssimo calor de hidratação Tem baixa resistência e não resiste à ação de águas sulfatadas Evidentemente sua quantidade deve ser pequena devido aos inconvenientes acima citados No entando a presença da alumina é importante na fase de produção do cimento pois ela age como fundente facilitando desta forma a formação do clínquer a temperaturas mais baixas C4AF Tem pega rápida porém não instantânea como a C3A Tem baixa resistência mas possui a vantagem do Fe2O3 trabalhar como fundente e também fixar parte da alumina melhorando o desempenho do cimento ao ataque de águas sulfatadas Ex água do mar Constituintes básicos do Cimento Portland 62 A análise química permite determinar a composição do cimento portland dosando o teor de seus principais componentes químicos que são os óxidos CaO SiO2 Al2O3 MgO e SO3 Para a determinação destes óxidos existem métodos de ensaio recomendados pela ABNT A tabela abaixo permite visualizar as variações de composição química dos cimentos brasileiros e americanos Tabela 32Comparação entre a composição química dos cimentos brasileiros e americanos Composição Química Cimentos Brasileiros 1977 Teor Cimentos Americanos Teor CaO 589 668 600 675 SiO2 190 242 190 255 Al2O3 39 73 25 80 Fe2O3 18 50 00 55 MgO 05 63 00 50 SO3 09 30 12 30 Determinação da composição potencial do cimento Portland As principais propriedades do cimento Portland decorrem da porcentagem de seus constituintes cristalinos presentes sendo portanto de alto interesse tecnológico o seu conhecimento A determinação destas porcentagens ainda hoje apesar dos grandes progressos técnicos é uma operação que exige aparelhagem de alto custo raios X ou técnicos muito hábeis microcópio eletrónico de varredura R H Bogue diretor de pesquisa da Portland Cement Association PCA introduziu na tecnologia dos cimentos 1929 um método baseado em leis estequiométricas da química porém admitindo a cristalização integral dos componentes do clínquer Portland Pelo método de Bogue partindose da composição química do cimento podese calcular a composição potencial utilizandose fórmulas de fácil aplicação Hoje estas fórmulas são apresentadas pela ASTM C15077 ou NBR 5737 Quando Al2O3 Fe2O3 064 C3S 407 CaOTotal CaOlivre 760 SiO2 672 Al2O3 143 Fe2O3 285 SO3 C2S 287 SiO2 0754 C3S C3A 265 Al2O3 169 Fe2O3 C4AF 304 Fe2O3 Os cimentos nacionais de fabricação normal possuem Al2O3 Fe2O3 064 Os cimentos Portland resistentes a sulfatos podem apresentar valores de Al2O3 Fe2O3 064 quando teoricamente o teor de C3A for nulo Obs A utilização do método de Bogue para determinação da composição potencial dos cimentos é relativamente imprecisa quando o cimento analisado possue adições mesmo em 63 pequenas quantidades Como atualmente praticamente todos os cimentos nacionais possuem adições sua utilização é bastante restrita Exemplo O projeto estrutural de uma importante obra prevê o emprego de um concreto que estará em contato permanente com águas sulfatadas Para esta concretagem dispõese de 2 tipos de cimento cujas análises químicas estão contidas na tabela abaixo Perguntase que é o cimento mais adequado para tal obra Componentes Cimento A Cimento B CaO 676 633 SiO2 200 239 Al2O3 56 33 Fe2O3 29 40 SO3 24 16 Cal livre 09 04 Cimento A Al2O3 Fe2O3 193 064 portanto podese utilizar as expressões de Bogue C3S 407 67609 760 200 672 56 143 29 285 24 7085 C2S 287 200 0754 7085 398 C3A 265 56 169 29 994 C4AF 304 29 882 Cimento B Al2O3 Fe2O3 083 064 portanto podese utilizar as expressões de Bogue C3S 407 63304 760 239 672 33 143 40 285 16 4191 C2S 287 239 0754 4191 3699 C3A 265 33 169 40 199 C4AF 304 40 1216 Conclusão O cimento B seria melhor para a utilização enunciada pois o teor de C3A e C3S que libera CaOH2 na hidratação são menores Estes compostos são os responsáveis pela formação de sais expansivos Etringita monossulfato e gipsita quando em presença de águas sulfatadas 3455 Hidratação Pega e Endurecimento 64 Existem duas teorias para explicar o endurecimento do cimento a Teoria de Le Chatelier Diz que o endurecimento do cimento é explicado pelo engavetamento de cristais provenientes de cristalização de uma solução saturada de compostos hidratados menos solúveis que os anidros b Teoria de Michaelis Coloidal Diz que a hidratação do cimento dá origem à uma solução supersaturada com a formação de cristais em forma de agulha e de palhetas hexagonais que se entrelaçam Há a formação de um silicato de cálcio hidratado que dá origem a um gel coloidal que aprisiona estes cristais Hidratação dos compostos Obs H H2O 1 C3S 2C3S 6H C3S2H3 3 Ca OH2 ou CSH CH 2 C2S 2C2S 4H C3S2H3 Ca OH2 ou CSH CH 3 C3A C3A 6H C3AH6 4 C4AF C4AF CaOH2 CaSO42H 3CA3CaSO4 Sulfoaluminato de cálcio 3CF3CaSO4 sulfo ferrita Pega e Endurecimento Sendo o cimento constituído por minúsculas particulas de tamanho variável na sua maior parte variando de 7 a 30m cada uma delas podendo conter variadas proporções dos principais constituintes já mencionados o seu processo de hidratação é considerado bastante complexo mas de profundo interesse pois influe nas propriedades de concretos e argamassas tanto no estado fresco quanto endurecido Dos compostos acima citados o C3A é o que possui uma maior reatividade inicial Se um cimento for composto apenas por um clinquer moído a reação do C3A com água conforme apresentada acima seria praticamente instantânea provocando um grande aquecimento e enrigecimento do material e o cimento não teria utilidade para a maioria das aplicações práticas Por isso que adicionase gipsita para evitarse que aquela reação ocorra de imediato A gipsita em contato com a água de amassamento libera sulfato para a solução O C3A dissolvido em presença de quantidade suficiente de sulfato forma um composto denominado etringita primária C6A S 3H32 que se precipita sobre os grãos anidros formando pequenos cristais Temse então uma pequena redução na fluidez da pasta que continua trabalhável A hidratação do C4AF em presença de sulfato produz compostos semelhantes à etringita O sulfato dissolvido também afeta a velocidade de hidratação do C3S Durante as primeiras horas após o contato do cimento com água pouca reação ocorre e esta fase é conhecida como tempo de dormência Após esta fase a pasta de cimento passa a apresentar um aumento brusco da viscosidade e temperatura que é denominada de início de pega Várias teorias tem sido postuladas para explicar a ocorrência desse fenômeno mas nenhuma totalmente comprovada Sabese apenas que a partir desse instante o C3S passa a 65 reagir com velocidade maior produzindo CSH composto de maior resistência e hidraulicidade do cimento e liberando grandes quantidades de CaOH2 A quantidade de etringita formada também aumenta consideravelmente Poucas horas depois a pasta passa a apresentar resistência mecânica fim de pega e iniciase a fase denominada endurecimento ganho de resistência Esse ganho de resistência é atribuido praticamente à hidratação do C3S e numa taxa que aumenta com o tempo à hidratação do C2S A etringita formada a partir de 1 dia com a diminuição da quantidade de sulfato dissolvido instabilizase e convertese progressivamente em monossulfato C4A S H18 Observações a Quanto à pega o tempo de início de pega é controlado pela quantidade e reatividade do sulfato de cálcio presente Grande quantidades de gipsita podem não só retardar a pega mas provocar reações expansivas no cimento após o processo de endurecimento pela formação de etringita secundária b Quanto à resistência Até os 3 dias É assegurada pela hidratação dos aluminatos e silicatos de cálcio C3S Até os 7 dias Praticamente pelo aumento da hidratação do C3S Até os 28 dias Continua a hidratação do C3S responsável pelo aumento da resistência com pequena contribuição do C2S Acima dos 28 dias O aumento de resistência passa a ser devido à hidratação do C2S c A alta resistência inicial de um cimento pode ser obtida pelo aumento de C3S ou pela melhor moagem do clínquer No entanto se aumentarmos o C3S haverá um aumento da produção de CaOH2 que poderá comprometer a estabilidade química do cimento A maior moagem aumentará a demanda de água das misturas bem como o teor de gipsita necessário para controlar a pega do cimento d Dos compostos resultantes da hidratação do cimento o único solúvel é o CaOH2 sendo esta solubilidade o principal agente para a redução de durabilidade das misturas endurecidas Nos cimentos Portland formase de 13 a 17 de CaOH2 Este CaOH2 em contato com águas puras é facilmente lixiviado e recebendo o CO2 do ar forma o CaCO3 que é um carbonato insolúvel mas que gera eflorescências brancas A água do mar é rica em sulfatos O concreto quando posto em contato com ela o CaOH2 reage com este sulfato resultando num sulfato de cálcio Este por sua vez combinase com a alumina do C3A formando o sulfoaluminato de cálcio etringita que é expansivo o que provocará a desagregação do concreto e Os cimentos finamente moídos dão início de pega mais rápido e fim de pega mais demorado que os menos finos f O aumento de temperatura diminui o tempo de início de pega enquanto que temperaturas próximas de 0oC retardam as reações e pouco abaixo deste valor as paralizam g Certos compostos solúveis aceleram a pega ao passo que outros retardam Entre os primeiros estão o Cloreto de Cálcio em superior a 05 o Cloreto de Sódio álcalis 66 Hidróxidos de Potássio e Sódio Como retardadores citamse gesso carbonato de sódio óxido de zinco açucar bórax tanino e ácido fosfórico h De acordo com os tempos de pega os cimentos podem ser classificados Pega rápida Tempo de início de pega 30 min Pega semirápida 30min Tempo de início de pega 60min Pega normal Tempo de início de pega 60min i Em alguns cimentos apresentase um fenômeno conhecido como falsa pega Ela manifestase como um aumento brusco de viscosidade da pasta logo após a mistura entre cimento e água Este fenômeno é causado principalmente pela desidratação da gipsita adicionada na fabricação do cimento Quando durante a moagem da mistura de clinquer mais gipsita a temperatura do material atinge 150oC ocorre esta desidratação O cimento assim produzido quando entra em contato com a água promove a reidratação da gipsita o que gera uma perda de trabalhabilidade da mistura em poucos minutos Neste caso um amassamento mais enérgico da pasta sem acréscimo de água é suficiente para eliminar o fenômeno passando a pega a ser normal não havendo perda de resistência mecânica No caso de não ser reestabelecida a trabalhabilidade podese estar na presença de uma pega instantânea provocada provavelmente por deficiência na quantidade de gipsita adicionada ao clinquer para controlar a pega tornando o cimento inadequado ao uso como aglomerante 3456 Grau de Moagem Além da composição química do cimento o grau de moagem tem grande influência sobre as propriedades do cimento A hidratação dos grãos em contato com a água se faz da superfície para o interior Desta forma o grau de moagem influirá sobre a velocidade de hidratação e consequentemente sobre o desenvolvimento do calor retração e resistência Como ordem de grandeza pode se dizer que a água age a 05m de profundidade nas primeiras 24 horas a 2m na primeira semana e a 4m no primeiro mês Logo os cimentos bem moídos endurecem mais rapidamente dando pastas mais homogêneas e mais estáveis Em contrapartida a melhor moagem fará com que o cimento libere maior quantidade de calor Para definirse grau de moagem podese utilizar diferentes métodos a Sedimentação A amostra de cimento é misturada com querozene ou alcool e colocada num frasco onde com um dispersor agitase a mistura e após minuto a minuto medese a densidade do líquido que pela lei de Stokes A velocidade de sedimentação de uma esfera é proporcional ao quadrado de seu diâmetro Com isto determinase a composição granulométrica do cimento b Turbidímetro Os turbidímetros baseiamse em deixar sedimentar a amostra num recipiente contendo um líquido Fazse passar um raio luminoso através da cuba de sedimentação Este raio atravessa a cuba e inside sobre uma célula fotoelétrica a qual está ligada a um micro amperímetro A medida que o material sedimenta a opacidade da solução fica menos 67 intensa Logo o método consiste em lerse a intensidade de corrente e comparala com a intensidade Io do líquido puro c Permeabilímetro de Blaine Considerase que o número e tamanho dos poros de uma amostra de dada densidade são função do tamanho das partículas e de sua distribuição granulométrica O ensaio consiste em medir o tempo necessário para que uma certa quantidade de ar atravesse uma amostra de densidade conhecida Determinase a superfície específica por comparação dos resultados obtidos para uma amostra padrão de superfície específica conhecida Esse método é bastante empregado para controle de uniformidade da produção dos cimentos apesar de críticas crescentes a sua precisão e fraca correlação com o desempenho dos cimentos quanto a granulometria d Granulômetro a laser Sobre uma amostra de cimento diluída em água ou alcool é incidido um feixe de raios laser Detectores captam os raios difratados pelas partículas do cimento em suspensão determinando o ângulo de refração que é correlacionado com o diâmatro das partículas Esse método possíbilita a determinação da composição granulométrica de partículas variando entre 01 e 500m É hoje o método mais empregado em fábricas de cimento e pesquisas 3457 Estabilidade de Volume Para que um cimento seja estável é necessário que nenhum de seus compostos sofra depois de endurecidos expansão prejudicial ou destrutiva Os quatro compostos fundamentais do cimento não podem produzir instabilidade pois seus volumes após hidratação ainda que maiores que os anidros permanecem menores que a soma do volume dos anidros mais a água necessária para sua hidratação No entanto a cal livre e a magnésia livre podem hidratarse durante a fase de endurecimento com expressiva expansão levando os concretos e argamassas à desagregação Admitese hoje ser o periclásio magnésia cristalizada o grande responsável pela instabilidade dos cimentos Por isso seu teor não deve ultrapassar 2 Como já foi visto anteriormente o teor de MgO para os cimentos nacionais varia de 08 a 6 No entanto devese observar que nem todo o MgO está sob a forma de cristais de periclásio Há uma parte formando cristais mistos na rede cristalina complexa do C4AF e que não provoca reações expansivas Outro composto que pode produzir expansibilidade é o gesso adicionado para o controle da pega Por isso o controle desta adição deve ser muito cuidadoso para que não haja excesso Álcalis do cimento Os álcalis K2O e Na2O encontramse com frequencia no cimento Portland em teores de 05 a 13 desenvolvendo papel de fundentes no processo de queima e agindo posteriormente como aceleradores de pega Em certos agregados de composição determinada contendo silica amorfa ou quartzo tensionado atribuise a propriedade de provocar expansões anormais nas argamassas quando o cimento contém um teor de álcalis superior a 06 calculado em Na2O 0658K2O Essa reação conhecida 68 popularmente como reação álcaliagregados é objeto de preocupação principalmente quando o concreto a ser produzido terá contato permanente com água após seu endurecimento barragens fundações etc Nesse caso medidas preventivas devem ser tomadas para evitarse a ocorrência do problema pois após a manifestação é de difícil correção O uso de cimentos com baixos teores de álcalis ou o uso de pozolânas cinza volante sílica ativa ou metacaulim são recomendados para previnir a ocorrência dessa patologia 3458 Adições São denominados adições os materiais que misturados aos cimentos ou concretos em quantidades apreciáveis maior do que 5 em massa alteram as propriedades que o aglomerante confere ao concreto No Brasil quase a totalidade dos cimentos comercialmente disponíveis possuem um ou mais tipos de adição Isto se explica principalmente pela redução de custo do cimento e por questões ambientais pois a maioria destas adições são subprodutos industriais É sempre importante enfatizar que a fabricação de cimento Portland é ecologicamente agressiva pois a produção de uma tonelada de cimento resulta na emissão de cerca de uma tonelada de dióxido de carbono para a atmosfera A seguir é apresentada uma breve descrição dos principais tipos de adições empregadas nos cimentos brasileiros Pozolanas São consideradas pozolanas os materiais silicosos ou sílicoaluminosos que por si só possuem pouco ou nenhum valor aglomerante Porém quando finamente divididos e em presença de umidade reagem quimicamente com hidróxido de cálcio à temperatura normal formando compostos com propriedades aglomerantes silicatos de cálcio hidratados porém distintos daqueles originados do clínquer pois têm menor relação CaOSiO2 portanto menos básicos e por esta razão mais estáveis aos meios agressivos Os materiais pozolânicos são empregados na fabricação de alguns cimentos brasileiros com o CP IV e o CP II E Dentro desta definição enquadramse uma série de materiais Pozolanas naturais Como algumas terras diatomácias rochas contendo opala tufos e cinzas vulcânicas Pozolanas artificiais Obtidas pela calcinação conveniente de argilas e xistos argilosos Cinzas Volantes Resultantes da combustão de carvão mineral usualmente das usinas termoelétricas Cinzas de Origem Vegetal Obtidas pela queima de produtos vegetais casca de arroz palha de cana etc Os tipos de pozolana mais empregados na fabricação de cimento no Brasil são Cinza volante É a cinza obtida por precipitação mecânica ou eletrostática dos gases de exaustão de usinas termelétricas abastecidas por carvão mineral Possui uma composição química a base de sílica e alumina As partículas de cinza volante são geralmente esféricas e com uma finura da mesma ordem de grandeza dos cimentos Portland 250 a 600 m2kg com diâmetros entre 1 e 100m Esta área específica já a torna passível de reação com o hidróxido de cálcio gerado na hidratação do cimento Possui uma reatividade considerada razoável Sua massa específica está em torno de 235kgdm3 69 Sílica Ativa Também conhecida como microssílica ou fumo de sílica é um resíduo da produção de ferro silício ou silício metálico É composta basicamente por partículas esféricas de sílica amorfa muito finas 003 a 03m apresentando uma superfície específica medida por adsorção de nitrogênio em torno de 20000 m2kg Esta finura a torna extremamente reativa mas aumenta bastante a demanda de água no concreto tornando geralmente imprescindível o uso de aditivos superplasticantes Além da ação pozolânica apresenta uma melhora da microestrutura dos concretos por preenchimento de vazios entre grãos do cimento efeito microfiller Além disso atua com bastante eficiência na interface pastaagregado que é geralmente uma região porosa e de formação de grandes cristais de hidróxido de cálcio tornandoa mais compacta pela formação de CSH Tem sido empregada principalmente em concretos de alta resistência em proporção entre 5 e 10 em substituição em massa do cimento Sua massa específica está em torno de 220kgdm3 Metacaulim Provem da calcinação de argilas extremamente finas compostas com caulinita a temperaturas entre 600 e 900oC Sua composição química é predominantemente sílica 50 e alumina 40 Possui uma coloração variando do rosa ao branco dependendo do teor de óxido de ferro presente na matéria prima Após a moagem área específica superior a 300000 cm2g o material apresenta uma grande reatividade com o hidróxido de cálcio liberado nas reações de hidratação do C3S e C2S formando compostos do tipo CSAH Quimicamente Al2O32SiO2 5 CaOH2 5CaOAl2O32SiO25H2O conhecido como Gelenita Sua produção em escala comercial no Brasil começou em 200 Seu principal uso é para previnir reações álcaliagregado e melhorar a durabilidade do concreto em ambientes agressivos ex concretos projetados para túneis em proporção entre 5 e 10 em substituição em massa do cimento Sua massa específica está em torno de 260kgdm3 Cinza da casca de arroz A de casca do arroz representa 20 da massa do cereal Quando calcinada a temperaturas entre 500 e 900oC produz cinzas contendo grande quantidade de sílica no estado amorfo ou microcristalino 90 com características pozolânicas desde que adequadamente pulverizada A coloração varia do preto ao branco dependendo do teor de carbono residual do processo de queima Seu uso como pozolana ainda é feito em escala piloto no mundo Essa situação é creditada principalmente ao elevado teor de carbono com que é produzida que além de alterar a coloração do concreto tornao extremamente viscoso ou até pegajoso Pesquisas realizadas na UFSC tem buscado desenvolver a produção de cinzas com menor teor de carbono a partir da reciclagem das cinzas obtidas em empresas beneficiadoras de arroz onde a casca é utilizada como combustível Os teores mais adequados para uso em substitiução ao cimento são na faixa de 15 Sua massa específica está em torno de 220kgdm3 Por possuir uma elevada superfície específica 50000 a 100000 m2kg a demanda de água nas misturas aumenta significativamente requerendo o uso de aditivos superplastificantes Possui também uma ação significativa no concreto enquanto no estado fresco aumentando sua coesão e reduzindo a exudação Esses efeitos são também observados nas misturas contendo sílica ativa e metacaulim Escórias de alto forno É um resíduo da produção de ferro gusa uma tonelada de ferro gusa gera 300 kg de escória Quimicamente é uma mistura de óxido de cálcio sílica e alumina que são os mesmos óxidos que compõem o clinquer Portland mas em proporções distintas A 70 composição aproximada principais compostos da escória utilizada no Brasil é SiO2 35 Al2O3 12 CaO 42 e MgO 6 A composição e estrutura física do material são muito variáveis e dependem do processo utilizado e das condições de resfriamento Para uso como adição em cimentos necessita ser resfriada bruscamente para que se solidifique como material vítreo As escórias atuam quimicamente de modo distinto das pozolanas São isoladamente um aglomerante de baixíssima reatividade ou seja em contato com a água reagem formando compostos hidratados complexos mas de natureza similar aos da hidratação do cimento Portland CSH mas numa velocidade muito lenta Para acelerar as reações de hidratação necessitam de um ambiente fortemente alcalino Desta forma quando adicionadas ao cimento Portland reagem com água devido ao alto pH gerado na solução dos poros do concreto devido à hidratação dos compostos do clinquer Neste caso a reatividade da escória e por conseguinte do cimento do escória chamado de cimento de alto forno é extremamente dependente de sua finura Como é um material difícil de moer normalmente a moagem é feita em separado até atingir áreas específicas da ordem de 400 a 500m2kg e depois adicionada ao cimento em proporções que variam entre 30 e 70 Sua massa específica é de aproximadamente 290kgdm3 Filers O fíler é um material finamente moído com aproximadamente a mesma finura do cimento portland mas que devido a suas propriedadas físicas tem um efeito benéfico sobre as propriedades do concreto tais como trabalhabilidade densidade permeabilidade capilaridade e exudação Usualmente são inertes Os filers mais utilizados na fabricação dos cimentos são provenientes da moagem do calcário portanto de composição a base de carbonato de cálcio Podem ativar a hidratação do cimento Portland atuando como pontos de nucleação Devido ao seu baixo custo e disponibilidade são empregados em praticamente todos os cimentos comerciais brasileiros em proporções entre 5 e 10 3459 Cimentos Especiais Além do cimento Portland comum são fabricados e comercializados tanto no Brasil como no exterior outros tipos de cimento Estes cimentos diferem entre si quanto a sua composição química Nos Estados Unidos por exemplo a ASTM classifica os cimentos Portland em 5 tipos Tipo I Cimento Portland Comum Tipo II Moderada resistência a sulfatos e moderado calor de hidratação Tipo III Alta resistência inicial Tipo IV Baixo calor de hidratação Tipo V Resistente aos sulfatos A tabela abaixo mostra valores típicos da composição dos diversos tipos de cimento Portland americanos 71 Tabela 33 Valores típicos de composição dos diversos tipos de cimento Portland Composição Cimento Valor C3S C2S C3A C4AF CaSO4 CaO Livre MgO Perda ao fogo No de amost Máx 67 31 14 12 34 15 38 23 Tipo I Mín 42 8 5 6 26 0 07 06 21 Médio 49 25 12 8 29 08 24 12 Máx 55 39 8 16 34 18 44 20 Tipo II Mín 37 19 4 6 21 01 15 05 28 Médio 46 29 6 12 28 06 30 10 Máx 70 38 17 10 46 42 48 27 Tipo III Mín 34 0 7 6 22 01 10 11 5 Médio 56 15 12 8 39 13 26 19 Máx 44 57 7 18 35 09 41 19 Tipo IV Mín 21 34 3 6 26 0 10 06 16 Médio 30 46 5 13 29 03 27 10 Máx 54 49 5 15 39 06 23 12 Tipo V Mín 35 24 1 6 24 01 07 08 22 Médio 43 36 4 12 27 04 16 10 Obs O cálculo dos compostos deve ser feito pelo método de Bogue O teor de CaSO4 é dado pela expressão CaSO4 17 SO3 34510 Classificação dos cimentos nacionais A ABNT apresenta seis tipos de cimentos normalizados sendo que alguns subdividemse totalizando dez variedades Cabe ressaltar que a disponibilidade de certos tipos de cimento é regional e alguns só são fabricados segundo encomendas especiais As Tabelas 23 24 e 25 apresentam as características destes cimentos e alguns requisitos de desempenho Tabela 34 Tipos de cimentos Portland Nacionais Norma Tipo Sigla classe NBR 573291 Cimento Portland CP I Cimento Portland Comum 253240 EB191 Comum CP IS Cimento Portland Comum c adição 253240 NBR 1157891 Cimento CP IIE Cimento Portland Composto c escória 253240 EB2138 Portland CP IIZ Cimento Portland Composto c pozolana 253240 Composto CP IIF Cimento Portland Composto c filer 253240 NBR 573591 EB208 Cimento Portland de Alto Forno CP III Cimento Portland de Alto Forno 253240 NBR 573691 EB758 Cimento Portland Pozolânico CP IV Cimento Portland Pozolânico 2532 NBR 573391 EB2 Cimento Portland de Alta Resistência Inicial CP V ARI Cimento Portland de Alta Resistência Inicial NBR 573792 Cimento Portland resistente a sulfatos RS Cimento Portland resistente a sulfatos 2532 72 Tabela 35 Limites para a composição dos cimentos Sigla Clínquer sulfatos de cálcio Escória granulada Material Pozolânico Material Carbonático CP I 100 0 0 0 CP IS 99 95 1 5 CP IIE 94 56 6 34 0 0 10 CP IIZ 94 76 0 6 14 0 10 CP IIF 94 90 0 0 0 10 CP III 65 25 35 70 0 0 5 CP IV 85 45 0 15 50 0 5 CP V 100 95 0 0 0 5 Cimentos Portland Resistentes a Sulfatos RS De acordo com a NBR 573792 cinco tipos básicos de cimento CP I CP II CP III CP IV e CP VARI podem ser resistentes a sulfatos desde que se enquadrem em pelo menos uma das seguintes condições teor de aluminato de cálcio C3A do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8 e 5 em massa respectivamente cimentos de alto forno que contiverem entre 60 e 70 de escoria granulada de alto forno em massa cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25 e 40 de material pozolânico em massa cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência a sulfatos Na designação desse cimento deverá aparecer depois da sigla normal RS ex CP VARI RS Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação BC Este cimento é designado por siglas e classe de seu tipo acrescidas de BC A sua classificação é dada em função de sua composição química que demonstra sua propriedade de retardar o desprendimento de calor durante a hidratação do cimento evitando a ocorrência de fissuras de origem térmica 73 Tabela 36 Exigências físicas em função da classe do cimento Tipos Classe Finura Tempo de Pega Expans Resistência à Compressão MPa 200 Blaine m2Kg Início h Fim h Frio ou Quente mm 1 Dia MPa 3 Dias MPa 7 Dias MPa 28 Dias MPa CP I 25 120 240 80 150 250 CP IS 32 120 260 1 10 50 100 200 320 40 100 280 150 250 400 CP IIE 25 120 240 80 150 250 CP IIZ 32 120 260 1 10 50 100 200 320 CP IIF 40 100 280 150 250 400 25 80 150 250 CP III 32 80 1 12 50 100 200 320 40 120 230 400 CP IV 25 80 1 12 50 80 150 250 32 100 200 320 CP V 60 300 1 10 50 140 240 340 CP V ARI RS 60 300 1 10 50 110 240 340 34511 Recomendação para seleção dos cimentos Portland CP I e CP IS Este aglomerante é obtido pela moagem do clinquer mais sulfato de cálcio No caso do CP I S pode adicionarse até 5 de escória pozolana ou filer calcário É utilizado em casos correntes onde não se exige nenhuma propriedade especial do concreto CP II E Z ou F Este aglomerante difere do CP IS apenas quanto à quantidade de adição utilizada na sua formulação ligeiramente maior Sua aplicação é a mesma que a do tipo anterior A presença das adições em quantidades relativamente baixas faz com que apresentem resistência e durabilidade similares ao do cimento CP I S CP III É o aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer Portland e escória granulada de altoforno com adição eventual de sulfato de cálcio O conteúdo de escória deve estar compreendido entre 35 e 70 da massa total Este cimento produz resistências iniciais mais baixas que o cimento Portland comum principalmente sob baixas temperaturas e desenvolve menor calor de hidratação Tem seu emprego generalizado em obras de concretos simples armado e protendido apesar de possuir aplicações específicas mais interessantes O emprego do cimento Portland de Alto Forno é particularmente interessante no caso de meios sulfatados como os ambientes marinhos e certas águas residuais industriais devido à menor quantidade de hidróxido de cálcio presente no material hidratado Recomendase sua utilização também em concreto massa ou estruturas cujas dimensões facilitam o aparecimento de fissuras de origem térmica É importante esclarecer que a escória utilizada na fabricação do cimento é alcalina e portanto não tem ação pozolânica isto é não tem condições de combinar com o CaOH2 O hidróxido de cálcio age apenas como catalizador básico para despertar a ação hidráulica dos componentes da escória que se encontra em estado latente 74 CP IV É o aglomerante hidráulico obtido pela moagem do clínquer Portland e pozolana sem adição durante a moagem de outra substância a não ser do sulfato de cálcio A quantidade de pozolana empregada varia de 15 a 50 Nas primeiras idades apresenta desenvolvimento mais lento das resistências mecânicas comparados a concretos de cimento Portland comum o que tende a inverterse em idades superiores a 90 dias Possui também uma maior suceptibilidade à baixas temperaturas no que tange ao desenvolvimento de resistência nas primeiras idades Além disso desenvolvem baixo calor de hidratação produzem argamassas e concretos mais impermeáveis pela fixação de Ca OH2 na reação pozolânica inibem a reação entre os álcalis do cimento e agregados reativos e apresentam um melhor desempenho à cura térmica utilizada na fabricação de prémoldados O emprego do cimento Portland Pozolânico é especialmente interessante no caso de concretos sujeitos à lixiviação sob águas agressivas uma vez que apresenta menor permeabilidade comparativamente aos confeccionados com cimento comum Recomenda se sua utilização também em concreto massa ou estruturas cujas dimensões facilitem o aparecimento de fissuras de origem térmica Conferem também ao concreto boa resistência a sulfatos CP VARI Este aglomerante é obtido pela moagem do clinquer mais sulfato de cálcio podendo receber a adição de até 5 de filer calcário A elevada resistência inicial é obtida geralmente pela maior finura uma vez que a mudança de composição do clinquer tornando o mais rico em C3S é operacionalmente complicada para as fábricas de cimento O emprego deste aglomerante é recomendado quando necessitase de resistências mecânicas elevadas a baixas idades Por norma exigese que apresente com 1 dia de idade resistência à compressão superior ao cimento Portland comum aos 3 dias o mesmo sucedendose com as idades de 3 e 7 dias 7 e 28 dias respectivamente para ambos os cimentos Este cimento tem grande aplicação na indústria de prémoldados onde a necessidade de rápida reutilização de formas exige o desenvolvimento acelerado de resistências em idades precoces Não deve ser empregado em concreto massa e elementos de grandes dimensões dado o elevado calor de hidratação por ele gerado Também não é recomendado seu emprego em ambientes agressivos devido à grande quantidade de CaOH2 liberada na hidratação Cimento Portland Branco Um outro tipo de cimento Portland fabricado no Brasil é o branco Possui esta coloração por advir de uma mistura de calcário e caulim sem praticamente conter óxidos de ferro e manganês É um cimento de fabricação bastante pequena e tem seu preço superior ao do cimento Portland comum por exigir um consumo energético maior na produção não existe Fe2O3 que é fundente e por exigir temperaturas mais altas no cozimento aproximadamente 1500 oC os fornos de produção precisam de material de revestimento refratário mais caro São classificados em dois grupos Estrutural e Nãoestrutural O primeiro grupo apresenta exigências quanto a resistências mecânicas semelhantes ao cimento Portland Comum É empregado em aplicações especiais onde desejase um efeito arquitetônico pela cor O segundo grupo é utilizado principalmente para composição de pastas de rejunte de elementos cerâmicos 75 34512 Outros cimentos Dentre os outros tipos de cimento fabricados e utilizados em outros países e com aplicações ainda restritas no Brasil podese destacar Cimento Aluminoso Cimento Portland de expansão controlada Cimento de escória a Cimento Aluminoso É um aglomerante de cor negra obtido a partir da queima de uma mistura de calcário e bauxita Sua descoberta devese ao químico francês Bied O composto essencial do aglomerante é o aluminato monocálcico CA que pela hidratação produz endurecimento Este endurecimento é muito rápido mas a pega é normal Sua resistência aos 3 dias é equivalente ao do cimento Portland comum aos 28 dias Seu emprego é indicado principalmente para argamassas refratárias e resistem a meios agressivos águas sulfatadas Entretanto apresenta alguns inconvenientes Deterioração de concretos e argamassas pela hidrólise alcalina do CA quando se emprega areia granítica Este fenômeno ocorre quando existe circulação de água no concreto Não dá pega quando lançado à temperatura superior a 30oC A temperatura limite para lançamento é da ordem de 25oC A reação de hidratação é fortemente exotérmica libera muito calor na hidratação não se prestando para utilização em obras massivas Ex barragens Atualmente seu uso em estruturas está proibido na Europa b Cimento Portland de expansão controlada É um cimento que permite a produção de concretos sem retração podendo mesmo apresentar pequena expansão Isto é conseguido pelo perfeito controle da quantidade de compostos expansivos Ex CaO livre e MgO presentes no cimento O uso destes cimentos é ainda bastante restrito mesmo a nível mundial Alguns paises como os Estados Unidos Rússia e Japão lideram o uso deste aglomerante c Cimento de escória Denominase cimento de escória ao aglomerante obtido da moagem da escória sem o emprego de outras adições O elemento catalizador para despertar as propriedades hidráulicas latentes da escória são adicionados no momento da produção dos concretos As substâncias mais utilizadas são o hidróxido de sódio hidróxido de cálcio cal hidratada e gipsita A finura do cimento é mais elevada aproximadamente 600m2kg A evolução de resistências mecânicas é mais lenta do que o do cimento Portland comum mas dependendo do tipo de catalizador podese obter resistências a altas idades bastante altas Num trabalho realizado no IPT de São Paulo utilizando como catalizador 5 de gipsita e 10 de hidróxido de cálcio obtevese as seguintes valores no ensaio padronizado de resistência do cimento 7 dias 297 MPa 29 dias 419 MPa 63 dias 514 MPa 91 dias 555 MPa 34513 Ensaios de cimento 76 Os ensaios de cimento Portland podem ser subdivididos em três grupos os ensaios químicos onde são determinados os teores dos principais compostos químicos presentes no cimento como a sílica a alumina óxido de ferro óxido de cálcio anidrido sulfúrico necessários para a determinação da composição potencial do cimento e compostos menores como os álcalis flúor fósforo etc Determinam também a perda ao fogo que fornece a princípio o grau de hidratação do cimento os ensaios físicoquímicos que permitem que se faça uma avaliação das condições de fabricação do cimento por meio de técnicas microscópicas difratometria e análises termodiferenciais e termogravimétricas e finalmente os ensaios físicos onde a qualidade do cimento pode ser avaliada de maneira direta por meio de ensaios de resistência tempo de pega finura etc Do ponto de vista de controle de recepção os ensaios físicos são os que apresentam maior interesse não significando isto que os outros sejam menos importantes ou que devam ser relegados a um segundo plano Massa específica A massa específica d do cimento Portland é determinada de acordo com as prescrições da NBR 6474 e consiste basicamente na determinação do volume deslocado por uma massa de cimento conhecida 50g quando introduzida no frasco volumétrico de Le Chatelier Figura 22 sendo que d m Vdesl gcm3 O líquido utilizado no ensaio deve ser o xileno recentemente preparado com densidade de 08686 a 15oC ou o querozene com densidade não menor que 0731 a 15oC O ensaio é realizado da seguinte forma Colocase o líquido no frasco até que atinja uma altura intermediária na escala inferior Colocase o frasco com o líquido em um banho de água com temperatura constante em torno de 23oC até a estabilização da leitura inicial Com o auxílio de um funil colocase o cimento previamente pesado agitandose o conjunto para a eliminação de bolhas de ar aderidas nas partículas Colocase o conjunto no banho de água com temperatura constante e após estabilização da temperatura do líquido do frasco fazse a leitura final A diferença entre as leitura final e inicial fornecerá o volume deslocado A massa específica é determinada principalmente por ser necessária na obtenção da área específica do cimento Ensaio Blaine e também porque é um dos parâmetros utilizados na dosagem do concreto Secundariamente a sua determinação permite que se faça uma avaliação do teor de adições presente no cimento quando se trabalha sistematicamente com uma mesma marca de cimento pozolânico de altoforno ou composto mas isso deve ser feito de uma maneira cuidadosa pois estas adições também possuem massas específicas variáveis 77 Figura 33 Frasco volumétrico de Le Chatelier Para os cimentos nacionais encontramse razoáveis variações nas massas específicas que dependem da matéria prima utilizada na fabricação do clínquer e fundamentalmente das adições incorporadas durante o processo de moagem O cimento Portland comum CP I pode ter uma massa específica variando aproximadamente entre 305 e 318gcm3 No caso do cimento pozolânico CP IV têmse um intervalo de 290 a 300gcm3 Para o cimento de altoforno CP III a massa específica varia de 300 a 305gcm3 aproximadamente Finura A finura juntamente com a composição química e as condições de queima são os fatores que mais afetam a resistência mecânica de um cimento Portland 78 A fração mais fina do cimento é a responsável pela resistência nas primeiras idades enquanto que os grãos mais grossos conferem níveis de resistência mais elevados nas idades finais Portanto para se fazer uma boa avaliação da finura do cimento o ideal seria determinar a sua distribuição granulométrica pois deste modo terseia uma visão geral da finura do cimento Porém este tipo de ensaio é relativamente caro e normalmente muito demorado e em seu lugar as normas brasileiras prescrevem dois ensaios expeditos que fornecem uma visão ampla da curva granulométrica pelo menos nos pontos mais importantes um no ramo inferior e outro no ramo superior O ensaio de área específica Blaine NBR 7224 fornece uma estimativa do ramo inferior da curva enquanto que o ensaio de peneiramento NBR 7215 dá como resultado um ponto bem definido do ramo superior qual seja o percentual de grãos com diâmetro superior a 0075mm Podese aceitar como regra geral que os cimentos com alta área específica logicamente excetuandose os cimentos de altoforno e pozolânicos apresentam maiores resistências iniciais Os cimentos que apresentam baixa porcentagem de partículas maiores que 0075mm fornecem níveis mais elevados de resistência aos 28 dias já que partículas maiores são consideradas praticamente inertes até a idade mencionada A tabela abaixo apresenta valores fixados pelas normas brasileiras para ambos os ensaios Tipo Classe Resíduo máximo na 0075mm Área específica Blaine mínima m2kg CP I 25 12 240 CP IS 32 12 260 40 10 280 25 12 240 CP II EZF 32 12 260 40 10 280 25 8 CP III 32 8 40 8 CP IV 25 8 32 8 CP V 6 300 Determinação da área específica A área específica é um parâmetro indicador de finura do material e é definida pela relação entre a somatória das áreas superficiais das partículas de um material pulverizado e a sua massa O equipamento mais usado na determinação da ára específica do cimento é o permeabilímetro de Blaine desenvolvido em 1937 Graças à sua facilidade de manuseio o rapidez de ensaio alcançou grande popularidade nos meios técnicos O aparelho esquematizado na Figura 23 consta basicamente da célula de permeabilidade tubo manométrico em forma de U êmbolo de compactação e uma pera de sucção A amostra de cimento é compactada na célula com auxílio de um êmbolo e a seguir conectada ao tubo manométrico Com a pera de sucção fazse a aspiração do ar forçando 79 o fluído manométrico a deslocarse da marca 11 para a 8 Fechase o registro e o fluído manométrico começa a retornar à sua posição de equilíbrio aspirando e forçando o ar a fluir pela célula de permeabilidade contendo a amostra de cimento a velocidade deste retorno tempo de ir de 8 para 11 está intimamente associada à finura do cimento que será mais alta quando este for mais grosso e baixa quando for mais fino Figura 34 Permeabilímetro de Blaine A faixa de validade do uso do permeabilímetro de Blaine é um pouco contraditória A Norma DIN 66127 recomenda para materiais com superfície específica entre 100 e 400m2kg aproximadamente Outros autores fixam este limite superior em 700 e até 100m2kg De qualquer maneira estas faixas de validade abrangem perfeitamente as áreas específicas encontradas nos cimentos Portland nacionais Peneiramento As partículas de cimento estão contidas predominantemente na faixa de 10 a 30m Uma pequena quantidade situase acima de 75m e acima desta dimensão as velocidades das reações de hidratação são muito lentas e estas partículas praticamente não contribuem para a resistência do cimento até os 28 dias sendo portanto indesejáveis 80 A determinação da quantidade destas partículas é feita de maneira bastante simples e o procedimento é regulamentado pela NBR 7215 Efetuase o peneiramento manual ou mecânico de uma amostra de 50g de cimento utilizandose a peneira no 200 0075mm o qual é considerado completo quando após 1 minuto de peneiramento contínuo não passar mais de 01 da massa da amostra F mat retido amostra total x 100 Este ensaio também pode ser utilizado para verificar se um cimento estocado por certo período de tempo em obra não apresenta um grau de hidratação apreciável aventamento Tempo de pega A mistura de cimento Portland com certa quantidade de água dá origem a uma pasta de cimento com propriedades físicas bem definidas sendo que a mais importante ou de maior interesse é a viscosidade Esta viscosidade não é uma característica imutável da pasta mas na verdade varia continuamente sempre aumentando com a evolução das reações de hidratação Fazendose medidas de maneira bastante simples da variação da viscosidade da pasta ao longo do tempo observase que durante o período de vida pois após certo tempo ela fica completamente rígida existem duas variações bruscas nas propriedades reológicas Inicialmente a pasta muda bruscamente de viscosidade e horas depois transformase num corpo sólido A medida desta viscosidade pode ser feita de maneira bastante satisfatória com o aparelho de Vicat Figura 35 que consta basicamente de uma haste de 300g de massa tendo em uma de suas extremidades uma agulha de 1mm2 de seção transversal Medese a altura em que a agulha estaciona em relação ao fundo do molde após penetrar suavemente na pasta Figura 35 Aparelho de Vicat Convencionouse chamar de início de pega o tempo transcorrido entre a adição da água ao cimento e quando a agulha denominada agulha de Vicat após ser posicionada na superfície de um corpodeprova de pasta e liberada lentamente sob a pressão dos dedos do 81 operador estaciona a 1mm do fundo do molde e por fim de pega quando esta não consegue penetrar na pasta uma profundidade superior a 2mm O tempo de início de pega deve ser maior que 1hora enquanto que o fim de pega ensaio optativo por norma deve ser menor que 10horas Tendo em vista que por este procedimento está se medindo indiretamente a viscosidade da pasta e esta é fortemente influenciada pelo teor de água que a mesma contém é necessário que para a medição dos tempos de pega a pasta esteja inicialmente com uma viscosidade padrão denominada de consistência normal definida como sendo aquela consistência em que a sonda de Tetmajer Figura 35 estaciona a 61mm do fundo do molde O procedimento para realização deste ensaio é o seguinte Pesar 500g de cimento Introduzir no misturador mecânico normalizado uma quantidade determinada de água Adicionar lentamente o cimento à água Após a introdução de todo o cimento acionar o cronômetro e aguardar 30s Ligar o misturador na velocidade baixa durante 30s Parar o processo de mistura durante 120s Durante os primeiros 15s devem ser raspadas com uma espátula a parede interna do recipiente e a pá de modo a juntar toda a pasta no fundo da cuba Ligar o misturador na velocidade alta durante 60s Preencher o molde do aparelho com a pasta Esta operação deve ser realizada com o auxílio de uma espátula de uma só vez com uma quantidade ligeiramente superior à necessária para o preenchimento do molde Por meio de suaves golpes na placa de vidro sob o molde retirar as bolhas de ar incorporadas à pasta Com a borda lateral da espátula devese proceder a rasadura da pasta de modo a obterse uma superfície plana Posicionar a sonda de Tetmajer sobre a pasta de cimento e completados 45s após o fim do amassamento da pasta soltar o parafuso que prende a sonda permitindo sua penetração na pasta Após 30s fazer a leitura no aparelho da distância relativa entre a extremidade da sonda e a placa de vidro do fundo do molde A consistência da pasta será considerada normal se esta distância for de 61mm e a quantidade de água utilizada será determinada água de consistência normal Se a distância observada for inferior a este valor devese repetir o ensaio com uma quantidade inferior de água e se for superior uma maior quantidade de água deve ser utilizada na repetição do ensaio Observação Caso o cimento apresente tempo de início de pega muito baixo da ordem de 10 a 20min ou não seja possível a determinação de sua consistência normal pode estar ocorrendo dois fenômenos distintos pega instantânea ou falsa pega No primeiro caso o problema é devido à falta de gipsita sendo que ocorre uma acentuada liberação de calor na pasta este fenômeno é irreversível e o cimento não pode ser utilizado No segundo caso o fenômeno é devido à rehidratação da gipsita e pode ser eliminado remisturandose a pasta não apresentando inconvenientes técnicos Precisão do ensaio O ensaio é muito sensível a variações de umidade e temperatura ambiente e frequentemente ocorrem resultados diversos principalmente no fim de pega Para o início de pega pode ocorrer diferenças de até 45 minutos ou mais 82 Expansibilidade A hidratação do cimento é teoricamente acompanhada por uma redução de volume pois a soma dos volumes de cimento e água é ligeiramente maior do que o volume dos produtos de hidratação sendo que a magnitude desta redução é dependente do grau de hidratação da pasta e não deve ser confundida com retração hidráulica sendo os dois fenômenos completamente independentes Na prática isto nem sempre ocorre pois muitas vezes o cimento contém certos compostos químicos que ao reagirem com a água dão como resultado produtos expansivos que podem compensar a retração mencionada ou mesmo causar aumentos de volume A presença destes compostos no cimento é basicamente devido a problemas de fabricação ou relativos à matéria prima empregada Os principais causadores da expansão nociva do cimento são três a cal livre CaOlivre que reage com a água formando o hidróxido de cálcio CaOH2 numa reação que envolve considerável aumento de volume o periclásio cristal de MgO que pode estar presente em quantidades prejudiciais quando é utilizado como matéria prima para a fabricação do cimento um calcário com alto teor de magnésia ou quando o resfriamento do clínquer é mal executado e finalmente a gipsita CaSO42H2O que quando adicionada em excesso pode reagir com o aluminato tricálcico C3A após o endurecimento do cimento formando a etringita secundária com razoável aumento de volume Os ensaios de expansibilidade normalizados no Brasil são executados com a agulha de Le Chatelier sendo apenas ensaios qualitativos que determinam somente se o cimento apresenta expansão anormal ou não O equipamento consta de uma casca cilíndrica dotada de uma fenda paralela ao seu eixo De cada lado da fenda estão soldadas duas hastes metálicas Figura 36 De acordo com o MB 3435 o ensaio pode ser feito a frio onde os corposdeprova de pasta de cimento de consistência normal após o endurecimento são submetidos dentro das agulhas a um período de cura de 7 dias imersos em água a 232oC no ensaio a quente os corposdeprova aproximadamente 12 horas após a moldagem são imersos em água que é levada à ebulição por um período mínimo de 5 horas até não apresentarem mais expansão O ensaio a quente é feito para todos os tipos de cimento ensaio obrigatório enquanto que o ensaio a frio é facultativo O valor máximo da expansibilidade medido pelo afastamento das extremidades das hastes soldadas ao molde que contém a pasta nos dois tipos de ensaio é 5mm para todos os cimentos Portland normalizados Figura 36 Agulha de expansibilidade Le Chatelier 83 Acreditase que a ocorrência de uma expansão anormal no ensaio a quente seja causada por excesso de CaO livre e no ensaio a frio devida ao excesso de gipsita A magnésia sob forma de cristais de periclásio não seria detectada em ambos os casos Por este motivo nos EUA por exemplo a expansibilidade do cimento é verificada pelo ensaio em autoclave que é sensível tanto à cal livre quanto à magnésia Neste ensaio uma barra de pasta de cimento de seção quadrada de 25mm de lado por 250mm de comprimento é curada ao ar úmido durante 24horas e a seguir colocada em autoclave temperatura de 216oC pressão de vapor de 2MPa por aproximadamente 4 horas A expansão na barra não deve exceder 08 para que o cimento possa ser utilizado Resistência à compressão O ensaio de resistência à compressão do cimento mais conhecido como resistência normal na grande maioria dos casos é considerado o ensaio mais importante do cimento pois é ele quem vai qualificar o cimento como um bom ou mal material de construção sendo quase sempre um ensaio definitivo acerca da qualidade de um cimento A determinação da resistência normal do cimento é feita em condições bem definidas e de acordo com o MB1 O ensaio é feito com uma argamassa com traço em massa de 1 3 sendo a areia utilizada denominada areia normal brasileira proveniente do Rio Tietê SP e fornecida pelo IPT de São Paulo em quatro frações fina média fina média grossa e grossa que são misturadas à razão de 25 de cada uma devendo então apresentar a faixa granulométrica mostrada na Figura 37 Figura 37 Curva granulométrica da areia normal 84 A relação águacimento ac é fixa para todos os cimentos e igual a 048 A execução do ensaio deve obedecer os seguintes passos Pesar as quantidades necessárias para a confecção de 6 corposdeprova Cimento Portland 62404 gramas Água 30004 gramas Areia normal Fração grossa 46803 gramas Fração média grossa 46803 gramas Fração média fina 46803 gramas Fração fina 46803 gramas Executar a mistura mecânica colocando inicialmente na cuba toda a quantidade de água e adicionar o cimento A mistura desses materiais deve ser feita com o misturador na velocidade baixa durante 30 segundos Após este tempo e sem paralizar a operação de mistura iniciase a colocação da areia normal quatro frações previamente misturadas com o cuidado de que toda esta areia seja colocada gradualmente durante o tempo de 30 segundos Imediatamente após o término da colocação da areia mudase para a velocidade alta misturandose os materiais por 30 segundos Após este tempo desligase o misturador durante 15 minutos Nos primeiros 15 segundos retirase com o auxílio de uma espátula a argamassa que ficou aderida às paredes da cuba e à pá e que não foi suficientemente misturada colocandoa no interior da cuba Durante o tempo restante 1 minuto e 15s a argamassa fica em repouso na cuba coberta com um pano limpo e úmido Imediatamente após este intervalo ligase o misturador na velocidade alta por mais 1 minuto Deve ser registrada a hora em que o cimento é posto em contato com a água da mistura Moldar 6 corposdeprova cilíndricos 5X10cm que devem ser previamente calafetados e untados com desmoldante A moldagem é feita em 4 camadas sendo cada uma delas adensada com 30 golpes moderados aplicados com soquete metálico padronizado O número de massadas a serem confeccionadas é função das exigências de resistência da norma Devem ser confeccionados 4 corposdeprova por idade de ensaio Após a moldagem os corposdeprova são armazenados em câmara úmida por 24 horas quando são desmoldados e imersos em água saturada com cal até a idade especificada para a ruptura Os corposdeprova devem ter seus topos e bases capeados por uma mistura de enxofre líquido e a espessura do capeamento não deve exceder 2mm A ruptura dos corposdeprova deve ser feita nas idades especificadas em norma e com as tolerâncias indicadas abaixo 24 horas 30min 3 dias 1 hora 7 dias 2 horas 28 dias 4 horas 91 dias 24 horas 85 Perda ao fogo É um ensaio em que uma amostra do cimento previamente pesada é levada a mufla e aquecida a 1000oC Após o seu resfriamento é pesada novamente Denominase perda ao fogo a perda de massa ocorrida no ensaio A perda ao fogo de cimentos sem adição é geralmente baixa da ordem de 1 ou menos Valores maiores indicam a presença de filler cálcario Cimentos do tipo CP II apresentam valores da ordem de 45 a 55 enquanto que os outros cimentos estes valores são da ordem de 35 ou menos Resíduo Insolúvel O cimento Portland puro é um material solúvel em ácido clorídrico Entretanto alguns tipos de adição tais como as pozolanas não o são Desta forma o de resíduo insolúvel dá uma indicação de quanto de material pozolânico existe no cimento 86 4 ARGAMASSAS 41 Definição Argamassas são misturas homogêneas de um ou mais aglomerantes agregados miúdos e água Uma exceção a esta definição seriam as argamassas betuminosas Além dos componentes essenciais das argamassas podem ser adicionados outros com o fim de conferir ou melhorar determinadas propriedades As pastas são misturas de aglomerantes mais água As pastas são pouco usadas devido ao seu preço mais elevado e aos efeitos secundários causados pela retração As pastas preparadas com excesso de água são chamadas natas As natas de cal são utilizadas em revestimentos e pinturas as de cimento são preparadas para a ligação de argamassas e concretos de cimento e para injeções A finalidade de utilizarse agregado miúdo para obtenção de argamassas é Tornalas mais econômicas Diminuir os efeitos da retração quando o aglomerante é cal eou cimento Tornalas permeáveis ao ar para permitir o acesso do CO2 para ocorrer a carbonatação quando o aglomerante for cal 42 Aplicação e propriedades As argamassas são empregadas para assentamento de tijolos blocos pastilhas azulejos ladrilhos etc Servem ainda para revestimento de paredes e tetos emboço e reboco regularização de pisos e nos reparos de peças de concreto De um modo geral as argamassas devem possuir algumas propriedades tanto no estado fresco quanto no estado endurecido que serão abordadas a seguir 421 Estado Fresco Denominase estado fresco ao período decorrido entre a mistura de aglomerantes e agregado com a água e o inicio das reações de pega Neste estado as argamassas devem possuir as seguintes propriedades a Consistência e retenção de consistência Consistência é a propriedade de uma argamassa ter maior ou menor facilidade de opor resistência a uma dada deformação Diversos autores classificam as argamassas segundo a consistência em secas plásticas ou fluidas Entretanto os limites destas consistências não são bem definidos De uma forma qualitativa poderseia classificar uma argamassa de consistência seca como aquela em que é necessário aplicar uma energia significativa para poder conformala na sua forma final Um exemplo seriam algumas argamassas magras utilizadas em contrapiso As argamassas de consistência plástica seriam aquelas que com um pequeno esforço atingem a sua forma final As argamassas de assentamento de tijolos blocos peças cerâmicas e de revestimento de alvenarias são alguns exemplos em que o material apresenta este tipo de consistência Já as argamassas fluidas são aquelas que escorrem e se autonivelam dispensando qualquer esforço além da força da gravidade para a sua aplicação As 87 argamassas de preenchimento de blocos de concreto por exemplo possuem esta consistência A quantidade de água adicionada a uma argamassa é o principal fator que governa esta propriedade O uso de alguns aditivos especiais plastificantes e superplastificantes principalmente também pode influenciar na consistência das argamassas A retenção de consistência é a propriedade da argamassa de manter sua consistência após entrar em contato com um substrato Esta propriedade é importantíssima principalmente para as argamassas de assentamento das alvenarias e peças cerâmicas de revestimento e dependem fundamentalmente de uma outra propriedade definida como retenção de água que será explicada no item d A avaliação da consistência de uma argamassa pode ser feita através do procedimento preconizado pela NBR72151991 índice de consistência na mesa ABNT Consiste na medida de espalhamento diâmetros de uma porção de argamassa inicialmente moldada em fôrma troncocônica sobre uma mesa de ensaio A argamassa moldada é forçada a deformarse mediante quedas padronizadas dessa mesa 30 golpes em 30 segundos e são medidos 2 diâmetros ortogonais da base do tronco de cone de argamassa após a deformação sendo a média aritmética dessas medidas o chamado índice de consistência expresso em milímetros A Figura 41 apresenta os dispositivos necessários para a realização desse ensaio molde troncocônico soquete e mesa Este ensaio também é conhecido como flow table test Figura 41 Equipamento e acessórios para o ensaio de índice de consistência b Coesão e tixotropia Coesão de uma argamassa pode ser definida como sendo a propriedade da argamassa de manter seus constituintes homogêneos sem segregação Popularmente se diz que uma argamassa coesa possui liga As argamassas de assentamento e revestimento de alvenarias devem possuir uma boa coesão Para tanto necessitam de adições especiais ou de aglomerantes adequados O uso de incorporadores de ar ou aglomerantes inertes tais como o saibro são alguns exemplos Entretanto a forma mais utilizada de se conseguir esta propriedade em argamassas de assentamento e revestimento é o uso da cal hidratada A tixotropia também é uma propriedade relacionada com a coesão só que numa escala mais acentuada As argamassas tixotrópicas exigem uma baixa energia para alterarem sua forma mas uma vez alterada conseguem mantêla mesmo sob a ação da gravidade A tixotropia é exigida nas argamassas de assentamento de peças 88 cerâmicas e argamassas de recuperação por exemplo Para alcançala podese lançar mão de aditivos a base de polímeros e adições minerais tais como cinza volante microssílca e cinza da casca do arroz entre outras c Plasticidade Plasticidade é a propriedade que permite a argamassa deformarse e reter certas deformações após a redução das tensões que lhe foram impostas Na verdade a plasticidade de uma argamassa está ligada diretamente à sua coesão consistência e retenção de água d Retenção de água Definese retenção de água como a capacidade da argamassa fresca de manter sua consistência ou trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que provoquem perda de água evaporação ou sucção do substrato Os aglomerantes são os principais responsáveis pela capacidade de retenção de água devido à elevada área especifica e à grande capacidade de adsorção de suas partículas A cal hidratada devido à sua grande finura é um aglomerante que proporciona uma boa retenção de água às argamassas Além de determinar as condições de manuseio da argamassa a retenção de água influi sobre as propriedades no estado endurecido na medida em que determina as condições de hidratação do cimento e a recarbonatação da cal responsáveis pela evolução do processo de endurecimento das argamassas mistas de cal e cimento Neste tipo particular de argamassa os fatores que influenciam na retenção de água são a natureza da cal cales dolomíticas apresentam melhores características do que as calcíticas Cincotto Marques e Helene 1985 a maturação prévia das argamassas de cal período em que a pasta ou argamassa é deixada em repouso antes da aplicação o valor da relação agregadoaglomerante e calcimento no traço para traços com elevado consumo de aglomerante a retenção de água é elevada independentemente do teor de cal Já para argamassas com menor consumo de aglomerante a retenção de água melhora com o aumento da relação calcimento no traço a capacidade de absorção da base a sucção capilar do substrato influencia diretamente a retenção de água da argamassa No caso de revestimentos a retenção de água das argamassas interfere não só no trabalho de acabamento mas também em algumas propriedades no estado endurecido tais como retração na secagem e resistência mecânica final O ensaio mais utilizado para a avaliação desta propriedade é o que utiliza o funil de Büchner modificado NBR92871986 A denominação deste método não é muito adequada pois avaliase na realidade a retenção de consistência do que a retenção de água embora certamente exista uma correlação entre estas propriedades O método consiste na determinação do índice de consistência na mesa ABNT antes e após a porção de argamassa ser submetida a uma sucção correspondente a uma coluna de 51mm de HG durante 60 segundos em um funil de filtração funil de Büchner modificado como mostra a Figura 42 O valor do índice de retenção de água é calculado pela expressão 125 100 125 x B A RA onde RA índice de retenção de água em A consistência após a sucção no funil de Büchner modificado em mm B consistência inicial em mm diâmetro da base do molde troncocônico 125mm 89 Figura 42 Dispositivo de ensaio para determinação da retenção da consistência pela sucção no funil de Büchner modificado e Adesão inicial É a propriedade que a argamassa no estado fresco possui de permanecer adequadamente unida à base de aplicação após o seu lançamento Esta propriedade é fortemente influenciada pela plasticidade e coesão da argamassa e pelas propriedades do substrato onde é aplicada absorção inicial e rugosidade Esta propriedade tem ligação direta com a aderência que a argamassa terá ao substrato no estado endurecido 422 Estado Endurecido a Resistência mecânica Qualquer que seja o tipo de aplicação de uma argamassa após o seu endurecimento sempre será submetida a algum tipo de esforço mecânico As argamassas de assentamento são solicitadas à compressão as de revestimento à abrasão superficial impacto tensões de cisalhamento decorrentes de movimentações do substrato ou variações térmicashigrométricas A resistência mecânica de uma argamassa depende fundamentalmente do tipo e teor de aglomerante empregado Em misturas convencionais é o cimento portland o principal responsável na garantia desta propriedade Entretanto misturas muito ricas em cimento provocam uma alta retração volumétrica além de diminuírem a capacidade do material absorver pequenas deformações sem fissurar b Deformabilidade Na maioria das aplicações das argamassas é interessante que possuam a capacidade de se deformarem sem que isto gere tensões importantes no material Isto é de vital importância no caso de revestimentos e assentamentos de unidades de alvenaria Como exemplo fabricantes de blocos de concreto celular autoclavados recomendam valores mínimos de módulo de deformação para as argamassas de assentamento de seus produtos A deformabilidade de uma argamassa pode ser aumentada pelo uso da cal hidratada Existem atualmente fabricantes de argamassas prontas que têm formulado seus produtos baseandose não só em resistências mecânicas mas também em deformabilidade máximas 90 c Permeabilidade É a propriedade de um material de se deixar atravessar por líquidos e gases A permeabilidade de uma argamassa pode ser controlada pela quantidade e tipo de aglomerante empregado O cimento portland usado em proporções adequadas pode diminuir bastante a permeabilidade de um revestimento argamassado Entretanto se usado em teores excessivos podem levar a fissuração por retração hidráulica o que compromete substancialmente a propriedade em questão d Retração volumétrica Após o seu endurecimento as argamassas sofrem um processo de retração resultante da reação química dos aglomerantes cal hidratada e cimento portland e remoção da água adsorvida nos produtos de hidratação durante o processo de secagem Vários fatores influenciam na retração de uma argamassa Teor de aglomerante Determina a retração por hidratação e por carbonatação a qual relacionase aos processos de endurecimento da pasta aglomerante O aumento do teor de cimento eleva o potencial de retração da argamassa sendo responsável pela retração por hidratação significativamente superior à retração por carbonatação Volume de água Quanto maior o volume de água empregado na confecção de uma argamassa maior será sua retração final devido ao aumento do volume de pasta Granulometria dos agregados O agregado possui um papel importante no controle de retração uma vez que o fenômeno ocorre na pasta aglomerante O uso de agregados com composição granulométrica contínua e com módulo de finura não muito baixos conduzem a um menor volume de vazios a ser preenchidos pela pasta além de diminuírem o consumo de água das misturas necessário à obtenção de uma consistência adequada Condições ambientais A temperatura e umidade do ambiente onde uma argamassa é aplicada influenciam sua retração Temperaturas altas e baixas umidades intensificam o processo por facilitarem a saída da água adsorvida nos produtos de hidratação e Aderência A aderência é a capacidade de uma argamassa se fixar no substrato onde é aplicada A aderência é basicamente um fenômeno físico Logo que a argamassa entra em contato com o substrato existe uma migração de água de um material para outro carreando materiais cimentícios Este material ao se hidratar fixase nos poros superficiais do substrato promovendo a aderência da argamassa Vários são os fatores que afetam a aderência de uma argamassa adesão inicial rugosidade e absorção inicial do substrato retenção de água tipo de aglomerante empregado e granulometria dos agregados Constata se que a aderência é favorecida quando são empregadas misturas com teores de aglomerantes mais elevados principalmente cimento com uma boa retenção de água favorecida pelo uso da cal agregados miúdos mais finos e substratos rugosos e de baixa absorção inicial Substratos com absorção muito baixa também prejudicam a propriedade em questão Tão importante quanto a aderência observada após a aplicação de uma argamassa é a manutenção desta propriedade ao longo do tempo A diminuição da resistência de aderência pode ser causada por fadiga da ligação da argamassa com substrato devido a tensões cíclicas a que o material está sujeito durante sua vida útil origem térmica e higrométrica Isto explica por exemplo o desplacamento de revestimentos após anos de 91 aplicação Acreditase hoje que o uso de cal hidratada ou de aditivos de base polimérica reduzem a magnitude do fenômeno 43 Classificação Dependendo do ponto de vista considerado podese apontar várias classificações para as argamassas 431 Classificação quanto ao emprego a Comuns Quando se destinam a obras correntes Assentamento de alvenarias revestimento pisos injeções etc b Especiais Quando se destinam a aplicações pouco corriqueiras refratárias de reparo etc 432 Classificação quanto ao tipo de aglomerante a Aéreas Cal aérea gesso magnésia sorel b Hidráulicas Cal hidráulica cimento c Mistas Quando são utilizados simultaneamente mais de um tipo de aglomerante Ex cal e cimento 433 Classificação quanto à dosagem a Pobres ou Magras Quando o volume de pasta é insuficiente para encher os vazios do agregado b Cheias Quando os vazios do agregado são preenchidos exatamente pela pasta c Ricas ou Gordas Quando há excesso de pasta 434 Classificação quanto à consistência a Secas b Plásticas c Fluídas 44 Argamassas Aéreas 441 Argamassas de cal aérea As argamassas de cal aérea têm seu uso bastante limitado apenas em interiores devido a sua baixa resistência mecânica menor que 1 MPa aos 28 dias e alta retração na secagem Quando de sua utilização alguns cuidados devem ser observados Não devem secar de maneira muito rápida porque as reações de carbonatação necessitam da presença de água Não devem ser utilizadas composições muito ricas nem com muita quantidade de água devido ao problema da retração Quando se utiliza cal hidratada deve ser feita uma mistura prévia anterior à utilização para que se complete a extinção da cal As argamassas de cal são valiosos meios de proteção dos elementos construtivos de madeira aços concreto etc contra a ação de temperaturas elevadas 92 442 Argamassas de gesso As argamassas de gesso são empregadas em revestimentos internos de acabamento fino Geralmente em lugar da argamassa empregase o gesso puro em forma de pasta O gesso ao contrário dos demais aglomerantes não necessita da adição de agregado para evitar a retração hidráulica O agregado quando utilizado serve apenas para baratear a mistura já que diminui sua resistência As pastas e argamassas de gesso também possuem uma elevada resistência a altas temperaturas Quando se utiliza o gesso sob a forma de pasta a proporção recomendada é 1 06 07 gesso água Quando se utiliza argamassa os traços mais empregados são 1 1 3 gesso areia em volume 45 Argamassas hidráulicas 451 Argamassa de cimento As argamassas de cimento e areia têm algumas utilizações Chapisco Assentamento de pisos Contrapisos Pisos Assentamento de alvenarias Argamassa armada São caracterizadas pela pouca trabalhabilidade baixa coesão e grande resistência 452 Argamassas mistas de cal e cimento São as de maior emprego na construção civil Possuem certas propriedades bastante interessantes conferidas pelos dois aglomerantes Resistência cimento Trabalhabilidade cal Retenção de água cal São utilizadas em Emboços e rebocos Assentamento de unidades de alvenaria A proporção da mistura depende da utilização desejada 453 Traços recomendados em função de tipo de aplicação A tabela 41 apresenta algumas proporções usuais para argamassas utilizadas na construção civil 93 Tabela 41 Proporções usuais de alguns tipos de argamassas Traços de argamassas recomendados em volume Constituintes Emprego Cimento Cal hidratada Gesso Areia Assentamento de alvenarias de unidades pouco resistentes 1 2 8 10 Assentamento de alvenarias de unidades de média resistência Alvenaria Estrutural 1 1 6 Assentamento de alvenarias de unidades de alta resistência ou sujeitas a ambientes agressivos 1 0 12 3 45 EmboçoReboco interno e externo 1 2 8 10 Chapisco 1 2 3 Revestimentos finos tetos e forros falsos de gesso 1 0 2 Contrapisos para colocação de carpet e revestimento cerâmico 1 3 4 94 5 CONCRETOS 51 Definição Concreto de cimento Portland é o produto resultante do endurecimento de uma mistura de cimento Portland agregado miúdo agregado graúdo e água adequadamente proporcionada A esse materiais básicos podem ser acrescentados aditivos adições fibras etc em situações específicas em que se deseja alterar alguma de suas propriedades seja no estado fresco eou endurecido O concreto é conceitualmente um material bifásico constituido por uma fase pasta e outra agregado cada uma com funções bem determinadas no caso de concretos plásticos usuais Funções da pasta cimento água Dar impermeabilidade ao concreto Dar trabalhabilidade ao concreto Envolver os grãos Preencher os vazios entre os grãos Conferir resistência mecânica ao concreto Funções do agregado Reduzir o custo do concreto Reduzir as variações de volume diminuir as retrações Contribuir com grãos capazes de resistir aos esforços solicitantes terão que ter resistência superior a da pasta Sendo um material estrutural após endurecido deve ter resistência mecânica e durabilidade Um aspecto interessante e peculiar do concreto é que estas propriedades podem ser modificadas de acordo com o proporcionamento entre seus constituintes Além disso estas propriedades dependem fundamentalmente das características do material antes da ocorrência da pega e endurecimento Esta fase do concreto é denominada estado fresco 52 Propriedades do concreto fresco 521 Trabalhabilidade É a propriedade do concreto fresco que identifica sua maior ou menor aptidão para ser empregado com determinada finalidade sem perda de sua homogeinedade Este conceito aparentemente vago expressa uma característica marcante Não se pode definir se um concreto é trabalhável sem se conhecer de antemão a finalidade e condições de contorno tipo de misturador forma de lançamento e adensamento dimensões e densidade da armadura da peça a ser concretada de sua aplicação Por exemplo um concreto considerado trabalhável para a produção de blocos para alvenaria que exige a imediata remoção da forma após o adensamento não seria considerado trabalhável para a concretagem da estrutura de um edifício Assim sendo quando se trata do assunto trabalhabilidade do concreto devese abordar os fatores internos que caracterizam sua reologia ou seja capacidade de deformarse quando lhe é aplicado um esforço externo Simplificadamente esses fatores são a consistência oposto da fluidez e coesão oposto de segregação 95 A consistência é função principalmente da quantidade de água adicionada ao concreto ou da presença de alguns tipos de aditivos plastificantes e superplastificantes Esta propriedade simplesmente indica quão duro seco ou mole está o concreto A coesão é uma propriedade que reflete a capacidade do concreto de manter sua homegeinedade durante o processo de adensamento É função fundamentalmente da quantidade de finos presente na mistura bem como da granulometria dos agregados gráudo e miúdo e da proporção relativa entre eles Os principais fatores que afetam a consistência eou coesão de um concreto são Quantidade de água relação águamateriais secos quanto maior a quantidade de água menor serão a consistência e coesão de um concreto Quantidade tipo e finura do cimento Cimentos mais finos aumentam a demanda de água de um concreto para uma dada consistência como também aumentão a coesão do concreto Traços mais ricos em cimento mostrarão a mesma tendência Cimentos contendo partículas mais arredondadas cinza volante podem aumentar a fluidez de um concreto quando mantemse constante a quantidade de água adicionada Proporção relativa entre cimento e agregados concretos mais argamassados tendem a ser mais coesos e exigir mais água para a mesma consistência Granulometria e forma dos agregados agregados com granulometria contínua desde que não muito grossos tendem a aumentar a coesão e fluidez para uma dada quantidade de água adicionada Agregados muito grossos diminuem a consistência e coesão ao passo que os muito finos tem a tendência inversa desde que a granulometria não seja totamente uniforme Quanto à forma grãos arredondados aumentam a fluidez e grãos lamelares a diminuem Presença de material pulverulento a presença de pó nos agregados melhora a coesão do concreto mais diminue sua consistência Uso de aditivos certos aditivos plastificantes superplastificantes incorporadores de ar podem alterar significativamente a consistência e coesão dos concretos 522 Medida da trabalhabilidade Muitos aparelhos e métodos têm sido desenvolvidos com o objetivo de medir a trabalhabilidade de um concreto Entretanto como citado anteriormente esta é uma tarefa conceitualmente impossível Devido a isto a maioria dos métodos conhecidos restringese praticamente a medir consistência e baseiamse em uma das seguintes proposições Medida da deformação causada a uma massa de concreto fresco pela aplicação de força ou energia determinada Medida do esforço necessário para gerar na massa do concreto fresco uma deformação préestabelecida Dentre os processos mais empregados podese destacar 5221 Ensaio de consistência pelo abatimento do tronco de cone NBR NM 671998 A medida da trabalhabilidade consistência é feita pelo abatimento deformação causado na massa do concreto pelo seu peso próprio O ensaio consiste em encherse uma forma metálica tronco cônica de diâmetro superior de 10 cm inferior de 20 cm e altura de 30cm com uma massa de concreto em três camadas 96 de alturas aproximadamente iguais adensadas cada uma com 25 golpes com uma barra de 16mm de diâmetro Logo após retirase lentamente o molde 5 a 10s verticalmente e determinase a diferença entre a altura do molde e da massa de concreto após assentada Figura 51 Determinação da consistência do concreto através do ensaio do tronco de cone Observações a Valores de abatimento Slump mínimos recomendados em função do tipo de aplicação do concreto Volumes grandes de concreto com pouca armadura Ex Sapatas e blocos de fundação aproximadamente 4 cm Vigas pilares lajes lançamento manual ou com caçambas 6 a 8 cm Concreto bombeado 8 a 12cm b O ensaio de abatimento pode ser utilizado para verificarse o bom proporcionamento da mistura Se a superfície do concreto apresenta excesso ou falta de argamassa Quando o concreto é abatido por pancadas na base do equipamento adjacentes à tronco de cone formado se estiver mal proporcionado falta de coesão a mistura desagrega c O ensaio possui limitações de precisão Um operador bem treinado pode fazer o abatimento de um concreto variar de até 3cm dependendo de sua consistência em função da forma como é adensado o concreto e de como é retirado o molde 5222 Ensaio de Remoldagem de Powers Uma massa de concreto é moldada num recipiente idêntico ao do Slump Test colocado dentro de um recipiente cilíndrico de grande diâmetro e baixa altura que é posicionado sobre uma mesa de flow Figura 41 Após a remoção da forma o concreto é submetido à ação do peso de um disco metálico 19kg e a quedas da mesa O ensaio mede o número de 97 quedas necessario para que o concreto mude da forma trococônica para a cilíndrica O ensaio de Powers é eminentemente laboratorial 5223 Ensaio Vebê É similar ao ensaio de Powers O disco metálico é substituido por uma placa de vidro e a mesa de queda por uma mesa vibratória padronizada O ensaio mede o tempo necessário para que a massa troncocônica transformese em cilíndrica Este ensaio é normalizado na GrãBretanha e é apropriado para concretos fracamente plásticos um concreto com slump de 0 a 2 cm daria 10 a 5 segundos no ensaio Vebê É também um ensaio laboratorial 5224 Mesa de espalhamento mesa de Graf Este ensaio é utilizado na Alemanha e atualmente já está normalizado no Brasil NBR NM 68 Usase uma forma troncocônica de dimensões de 13 a 20cm de diâmetro e 20cm de altura É realizado sobre uma mesa de 70X70cm articulada em uma de suas extremidades A extremidade oposta é livre para provocar uma queda de 4cm O ensaio consiste em encherse a forma troncocônica com o concreto em estudo e após sua retirada submeter a mistura a 15 quedas da mesa determinandose então o diâmetro médio da massa espalhada Este ensaio é indicado para concretos medianamente e fortemente plásticos um concreto com slump de 5 a 12 cm daria 40 a 50cm no ensaio de espalhamento Figura 52 Ensaio da mesa de espalhamento 5225 Ensaios de Penetração A trabalhabilidade consistência é medida pela capacidade do concreto em se deixar penetrar por um objeto de formas e pesos padronizados Não são utilizados no Brasil Dentre eles estão a Ensaio de Graf 98 b Ensaio de Irribarren Norma Espanhola c Ensaio de Kelly Norma Americana d Ensaio de Humm 5226 Ensaios para concretos autoadensáveis Os concretos autoadensáveis possuem uma fluidez elevada o que faz com que os métodos apresentados sejam inadequados para medir sua consistência Nesse caso entre outros três metodos são indicados a Funil em V Preenchese com concreto o funil com as características dimensionais apresentadas na Figura 53 Após 1 minuto de repouso abrese a portinhola existente na parte inferior do equipamento e medese o tempo de escoamento da mistura Figura 53 Funil em V b Fluxo no cone de Abrams Slump flow O ensaio é similar ao do Slump teste A variação maior é quanto as características da base que deve ter pelo menos 80cm de aresta e possuir uma circunferência marcada de 50cm de diâmetro Figura 55 Na retirada do molde anotase dois parâmetros tempo para que o concreto atinja os 50cm de diâmetro e diâmetro máximo de espalhamento para um concreto autoadensavel estes parâmetros devem estar respectivamente na faixa de 2 a 6 segundos e 60 a 80cm 99 Figura 54 Slump flow c Caixa L Este ensaio realizado em equipamento apresentado na Figura 55 avalia propriedades como fluidez e tendência a bloqueamento e a segregação de forma similar a de uma concretagem real pois o concreto e forçado a fluir entre barras de aço com pequeno espaçamento No ensaio marcamse os tempos para o concreto fluir até a marca de 200 e 400mm T20 e T40 e as alturas H1 e H2 O concreto é considerado autoadensável se T20 e T40 forem respectivamente menores que 15 e 35segundos e H2H1 estiver entre 080 e 085 Figura 55 Caixa L 5227 Perda de fluidez Ao longo do tempo decorrido entre a mistura dos constituintes do concreto e seu lançamento na estrutura o concreto perde fluidez Este fenômeno extremamente 100 importante para concretos dosados em centrais principalmente em climas quentes é ocasionado por diversos fatores hidratação do cimento formação de etringita primária perda da eficiência de aditivos plastificantes quanto usados absorção dos agregados e evaporação Muitos tecnologistas atribuem aos dois últimos fenômenos a perda de fluidez do concreto Isso inclusive fez com que a NBR 7212 Execução de Concreto Dosado em Central Especificação permitisse a adição de água suplementar no concreto para reestabelecer o seu abatimento desde que o slump medido não fosse 25cm inferior ao especificado Essa prática contudo não é recomendada pois estudos atuais têm mostrado que conduz a resistências menores ou seja essa adição suplementar de água não está compensando uma possível perda por evaporação ou absorção Parece então que a perda de fluidez está associada principalmente a reação de hidratação do cimento eou perda de eficiência do aditivo e a adição de água suplementar na prática estaria aumentando a porosidade final do concreto Assim sendo recomendase que o ajuste da fluidez slump do concreto na obra seja feito apenas pelo uso de superplastificante misturado ao concreto minutos antes de seu lançamento 523 Massa específica A massa específica do concreto no estado fresco pode ser um parâmetro importante para entre outras coisas avaliar indiretamente o teor de ar incorporadoaprisionado no material Este teor se elevado pode levar a reduções significativas na resistência do concreto como pode ser visto na Figura 56 0 10 20 30 40 50 60 70 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Teor de vazios Redução da resistência Figura 56 Redução de resistência em relação ao teor de vazios dados de Giammusso 1992 p33 A massa específica do concreto pode ser determinada através de um ensaio bastante simples Basta preencherse um recipiente indeformável de volume conhecido com concreto adensandoo em condições similares às de obra A razão entre a massa do concreto e o volume do recipiente fornecerá o valor de Para se determinar o percentual de vazios preenchidos por ar no concreto podese utilizar o seguinte procedimento Dado um concreto dosado em massa com traço de 1 a p x cimento agregado miúdo agregado graúdo água as massas específicas do cimento dc do agregado miúdo da do agregado graúdo dp em kgdm3 e a aborção de água do agregado miúdo Aa e do agregado graúdo Ap em e a massa específica do concreto em Kgdm3 101 x p 1 a C onde C é o consumo de cimento por m3 de concreto Ca Ca onde Ca é o consumo de agregado miúdo em kg por m3 de concreto Cp C p onde Cp é o consumo de agregado graúdo em kg por m3 de concreto Cag C x onde Cag é o consumo de água em kg por m3 de concreto Vazios de ar 1001000 CdcCadaCpdpCag1 AaCa100ApCp1001000 524 Exsudação É uma forma particular de segregação em que a água da mistura tende a elevarse à superfície do concreto recentemente lançado Esse fenômeno é provocado pela impossibilidade dos constituintes sólidos fixarem toda a água da mistura e depende em grande escala das propriedades do cimento Como resultado da exudação o topo de cada camada de concreto pode tornarse muito úmido e se a água é impedida de evaporar pela camada que lhe é superposta poderá resultar numa camada de concreto poroso fraco e de pouca durabilidade A exudação pode causar também a Enfraquecimento da aderência pastaagregado e pasta armadura em alguns pontos b Aumento da permeabilidade c Formação de nata de cimento sobre a superfície do concreto que precisará ser removida quando da concretagem de uma nova etapa Para minimizarse a ocorrência deste fenômeno devese tomar os seguintes cuidados Não utilizar agregados miúdos sem uma parcela conveniente de finos Utilizar cimentos de maior finura Ex Pozolânicos e de Altoforno Utilizar aditivos plastificantes 53 Propriedades do Concreto Endurecido 531 Massa Específica A massa específica do concreto é um parâmetro que define a carga devido ao peso próprio que a estrutura de concreto estará sujeita uma vez conhecidas as suas características geométricas Varia principalmente com o tipo de agregado empregado e teor de armadura Como valores usuais costumase tomar Concretos nãoarmados 2 300kgm3 Concretos armados 2 500 kgm3 Com a utilização de agregados leves é possível atingir valores da ordem de 1 800kgm e com agregados pesados 3 700kgm3 532 Resistência aos esforços mecânicos 5321 Considerações Iniciais O concreto é um material que resiste bem aos esforços de compressão e mal aos esforços de tração Sua resistência a tração é da ordem de um décimo da resistência à compressão 102 O concreto resiste mal ao cisalhamento em virtude de tensões de distensão que então se verificam em planos inclinados Os principais fatores que afetam a resistência mecânica são a Relação águacimento b Idade c Forma e graduação dos agregados d Tipo de cimento e Forma e dimensões do corpodeprova f Velocidade de aplicação de carga de ensaio g Duração da carga a Relação águacimento É o principal fator a ser controlado quando se deseja atingir uma determinada resistência Dizse que a resistência do concreto é inversamente proporcional à relação águacimento Esta relação não é linear e pode normalmente ser expressão pela função fcj A Ba c Esta expressão é conhecida como Lei de Abrams Na realidade a relação águacimento determina a resistência do concreto porque o excesso de água nele adicionado para promover uma consistência necessária ao processo de mistura lançamento e adensamento deixa após o endurecimento vazios na pasta de cimento Quanto maior for o volume de vazios menor será a resistência do material b Idade A resistência do concreto progride com a idade Isto pode ser explicado pelo mecanismo de hidratação do cimento que se processa ao longo do tempo que torna o material progressivamente menos poroso Para projetos costumase utilizar a resistência do concreto aos 28 dias como padrão pois a partir desta idade para o cimento Portland Comum o incremento de resistência é muito pequeno Como estimadores da resistência à compressão podese citar fc28 120 a 15 fc7 fc28 170 a 250 fc3 fc90 105 a 120 fc28 fc365 110 a 135 fc28 Como regra podese dizer que o coeficiente decresce com o aumento da resistência isto é para concretos menos resistentes Ex fc28 15MPa podese assumir os limites superiores e para os mais resistentes 20fc2830MPa os limites inferiores Para concretos de elevada resistência ou para aqueles confeccionados com cimentos muito finos os coeficientes apresentados são muito grandes Para poderse utilizar um coeficiente para previsão de resistência de concretos em idades maiores baseandose em ensaios nas primeiras idades devese proceder um estudo experimental específico pois o tipo de cimento e a relação 103 águacimento são fatores que influenciam significativamente a evolução da resistência do concreto com a idade c Forma e graduação dos agregados Em igualdade de relação águacimento dizse que os concretos confeccionados com seixos tendem a ser menos resistentes do que aqueles confeccionados com pedra britada Isto pode ser justificado pela menor aderência pastaagregado Entretanto esse efeito só é significativo para concretos de elevada resistência A granulometria do agregado graúdo também tem uma influência sobre a resistência do concreto Concretos executados com britas de menor diâmetro tendem a gerar concretos mais resistentes mantida a relação águacimento Isto se explica pela maior região de interface pastaagregado além da maior possibilidade dos agregados de maior diâmetro possuirem falhas internas decorrentes do processo de britagem Entretanto estas duas assertivas devem ser analisadas com muito cuidado Tanto concretos executados com seixos ou com britas de maior diâmetro produzem concretos para uma dada trabalhabilidade com menor exigência de água baixando desta forma a relação águacimento da mistura Normalmente este efeito é muito mais significativo que o anterior principalmente para o caso do diâmetro maior dos agregados em se tratando de concretos de resistência usual ou baixa abaixo de 40MPa Para concretos de alta resistência esta tendência pode se inverter d Tipo e finura do cimento Como já foi visto no capítulo 3 a composição química do cimento proporção de C3S e C2S influencia a evolução de resistência dos concretos A adição de escórias e pozolanas também tem uma grande influência na resistênciamenores resistências iniciais e maiores resistências finais bem como a finura quanto mais fino maiores são as resistências iniciais do cimento e Forma dimensão condição de preparo e cura dos corposdeprova O corpodeprova para ensaio de resistência à compressão do concreto normalisado no Brasil é o cilindrico de relação alturadiâmetro igual a 2 O de 15cm de diâmetro por 30cm de altura era o mais empregado até recentemente mas o de 10cm de diâmetro por 20cm de altura vem ganhando espaço pelocrescente uso de agregados graúdos com dimensão máxima característica limitada a 19mm Em muitos paises europeus entretanto o corpode prova normalizado é o cúbico de 10 ou 15cm de aresta Com respeito a forma dos corposdeprova podese afirmar A resistência obtida em ensaios com cubos de concreto é mais alta do que aquela obtida em corposdeprova cilíndricos hd2 cilindro aproximadamente igual a 80 da resistência do cubo Essa diferença é causada pelo efeito de confinamento dos pratos das prensas mais pronunciado para corposdeprova com baixa relação alturaárea de contato Quanto maiores as dimensões do cilindro mantida a relação hd2 menores são as resistências obtidas Isso ocorre por um efeito probabilístico maior de ocorrência de falhas nos corposdeprova maiores lembrandose que é a propagação das falhas durante o carregamento que gera a ruptura do material Outro fator que afeta a resistência dos corposdeprova padronizados é a maneira como é produzido e preparado para o ensaio A norma brasileira prescreve que os corposdeprova 104 cilíndricos 10x20cm devem ser moldados em duas camadas de altura similar adensadas cada uma com 12 golpes com a mesma haste empregada no ensaio de abatimento Após o adensamento o topo deve ser regularizado com colher de pedreiro e concreto deve ser mantido na forma por 24 horas à sombra com o topo protegido quando deve ser desmoldado evitandose choques Logo após deve ser colocado em câmara úmida ou submerso em água de cal onde deve permanecer até a data de ensaio Antes do ensaio de ruptura os topos devem preparados para promover um contato perfeito entre concreto e pratos da prensa Essa operação conhecida como capeamento pode ser feita com pasta fundida de enxofre pasta de cimento ou placas de neoprene confinadas por aneis metálicos Para validar qualquer um desses sistemas de capeamento devese previamente comparar os resultados de resistência dos corposdeprova obtidos com o sistema de capeamento escolhido com os de corposdeprova com topos retificados por polimento fresadosO o uso da própria fresa para o preparo dos topos de corposdeprova vem crescendo no país Entretanto se o operador não for experiente ou se o disco de desbaste estiver muito desgastado poderá produzir topos com face sem planicidade o que compromete a resistência medida Por isso recomendase que periodicamente durante o ensaio seja interposto entre o corpodeprova e os pratos da prensa folhas sulfite e papel carbono para avaliarse a extensão de contato entre os materiais que deverá ser plena f Velocidade de aplicação de carga Maiores velocidades tendem a gerar valores de resistência mais elevados Isto ocorre porque em velocidades mais baixas existe um tempo maior para a propagação de fissuras que ocorrem durante o carregamento levando assim o corpodeprova ao colapso em níveis de carga inferiores Por isso a velocidade é normalisada No Brasil é de 03 a 08 MPas 530 a 1410 kgfs para corposdeprova 15x30 e 235 a 630kgfs para corposdeprova 10x20 g Duração da carga Para cargas de curta duração o concreto resiste maiores níveis de carga Como o principal carregamento de uma estrutura é o seu peso próprio que é uma carga permanente não se pode conceber estruturas submetidas a tensões muito próximas à obtida no ensaio normalisado A explicação para isto também reside no mecanismo de propagação das fissuras A partir de 50 da tensão de ruptura o concreto começa a apresentar um quadro progressivo de fissuração interna Essa fissuração promove uma redistribuição de tensões e se o nível de carregamento for mantido o material se estabiliza estruturalmente sem maiores riscos Quando o concreto é submetido a tensões próximas de sua ruptura e esta tensão é mantida constante por um longo período de tempo a propagação das fissuras prossegue ou seja o material não consegue mais redistribuir as tensões e se estabilizar estruturalmente Isso leva a sua ruptura com o tempo mesmo sem atingir a tensão máxima obtida no ensaio 5322 Resistência à tração É uma propriedade de difícil determinação direta Sua importância está ligada a alguns tipos de aplicação como é o caso de pavimentos de concreto uma vez que a resistência à 105 tração é geralmente desprezada para efeito de cálculo Pode ser determinada de dois modos a Por compressão diametral Rompese o cilindro confeccionado para a resistência à compressão conforme mostra a figura abaixo NBR 722283 hd P2 ft Figura 57 Representação esquemática do ensaio de tração por compressão diametral b Na flexão de corposdeprova prismáticos módulo de ruptura O ensaio é realizado como mostra a figura abaixo 3 tf a P L f a arestas de topo onde aL3 Figura 58 Representação esquemática do ensaio de tração na flexão Na falta de determinação a NBR 61182003 permite que sejam adotados os seguintes valores 106 fctm 03fck 23 onde fctm é a resistência à tração média esperada e fck a resistência característica à compressão do concreto fctkinf 07 fctm onde fctkinf é a resistência à tração característica estimada 533 Módulo de elasticidade O módulo de elasticidade de um concreto é obtido pela razão entre o gradiente de tensão aplicado e o respectivo gradiente de deformação específica Como o concreto não é um material perfeitamente elástico na determinação do módulo de elasticidade convencionou se determinar esses gradientes em dois níveis de tensão prédefinidos 05MPa e 35 da tensão média de ruptura do material módulo secante A importância do conhecimento desse parâmetro tem aumentado muito recentemente a medida que interfere nas propriedades de deformabilidade das estruturas Existem expressões que correlacionam a resistência à compressão do concreto com seu módulo de elasticidade pois sabese que são propriedades que caminham em mesma direção Entretanto a adoção dessas expressões deve ser feita com muita cautela pois o módulo de elasticidade depende também do módulo de elasticidade de seus materiais constituintes e do traço adotado Por isso cada vez mais os calculistas tem especificado em seus projetos que o módulo de elasticidade deva ser obtido em ensaios laboratoriais específicos a partir de amostras do concreto que será efetivamente utilizado na estrutura 534 Permeabilidade e absorção O concreto é um material que por sua própria constituição é poroso As razões da porosidade são a É quase sempre necessário utilizar uma quantidade de água superior a que se precisa para hidratar o aglomerante e esta água ao evaporar deixa vazios b Com a combinação química diminuem os volumes absolutos do cimento e água que entram na reação c Inevitavelmente durante o amassamento do concreto incorporase ar na massa A interconecção destes vazios de água ou de ar poderá tornar o concreto permeável Quando se deseja obter concretos com baixa absorção e permeabilidade devese assim proceder Utilizar baixas relações águacimento seja pelo aumento do consumo de cimento seja pela utilização de aditivos redutores de água plastificantes superplastificantes e incorporadores de ar Devese ressaltar que um aumento excessivo no consumo de cimento nos concretos pode gerar fissurações por retração hidráulica e autógena devido à grande quantidade de pasta existente na mistura Substituição parcial do cimento por pozolanas cinzas volantes cinza da casca do arroz ou microssílica Este procedimento promove um preenchimento de vazios capilares do 107 concreto pela reação entre pozolana e hidróxido de cálcio liberado nas reações de hidratação do cimento Utilização de agregados com um teor maior de finos desde que estes não sejam de natureza argilosa 535 Variações volumétricas Após a sua confecção o concreto está sujeito a variações de volume devidas a vários fenômenos a Retração plástica Variação do volume do concreto ainda no estado fresco com a perda de água Isto ocorre normalmente em lajes quando a concretagem acontece em climas quentes eou sob a ação de ventos Provoca fissuras mapeadas Pode ser previnida através da proteção da superfície através de lonas logo após a concretagem b Retração autógena A reação de hidratação do cimento é acompanhada de uma redução de volume ou seja o volume dos compostos hidratados é menor do que a soma dos compostos anidros mais água Este é um fenômeno que leva ao aparecimento de fissuras e ocorre principalmente em concretos ricos em cimento Sua prevenção é difícil a não ser que sejam utilizados cimentos ou aditivos especiais compensadores de retração Pode ser minimizada se for utilizado um menor consumo de cimento possível no concreto que pode ser conseguido através do uso de aditivos redutores de água c Retração hidráulica irreversível Variação do volume do concreto endurecido pela saída de água dos poros capilares O concreto normalmente é produzido com uma quantidade de água superior à necessária para a hidratação de seu cimento Durante o seu processo de endurecimento parte da água que inicialmente saturava o material evapora Dependendo do tamanho dos poros onde esta água estava alojada esta saída provoca uma aproximação das partes sólidas do gel de cimento hidratado reduzindo seu volume o que gera fissuras no concreto Uma maneira de minimizar o problema é prevenindo a saída precoce da água através de procedimentos de cura que serão melhor explicados mais adiante d Retração hidráulica reversível Com a mudança da umidade do concreto após seu endurecimento ocorre uma entrada ou saída de água dos poros capilares que pelo mesmo motivo descrito no item anterior faz com o concreto aumente ou diminua de volume Esta contração ou expansão pode ser prejudicial em alguns casos causando fissuras no próprio material ou em estruturas adjacentes Um exemplo é o caso de alvenarias de blocos de concreto Se estes blocos são assentados úmidos vão posteriormente secar e retrair causando tensões na argamassa de assentamento e Dilatação e retração térmica Variação do volume do material sólido com a mudança de temperatura Seu efeito pode ser prejudicial em casos como o de lajes de cobertura de edifícios não adequadamente isoladas eou ventiladas pois a movimentação térmica gerará fissuras entre essa estrutura e as paredes de vedação a ela adjacentes No caso de grandes estruturas pontes por exemplo são concebidas juntas de dilatação para absorver as deformações de origem térmica das estruturas 108 f Deformação lenta ou fluência Quando uma estrutura de concreto é submetida a um carregamento ocorrem deformações imediatas ou instantâneas Se esta carga for mantida sobre a estrutura com o passar do tempo ela continua se deformando lentamente Isto é devido a um fenômeno parecido com o da retração hidráulica pois ocorre em consequência da saída de água dos poros capilares do concreto situados na região comprimida das estruturas por ação das forças de compressão Este fenômeno é responsável por exemplo pela fissuração de alvenarias construídas sob vigas de concreto armado ou sob lajes planas de grandes dimensões Como ocorre na fase pasta do concreto para uma dada resistência se forem empregados concretos com menor volume de pasta o seu efeito será minimizado 54 Dosagem do concreto 541 Introdução Dosagem do concreto é o processo pelo qual se faz a seleção dos componentes adequados determinando suas quantidades relativas a fim de ser obtido da maneira mais econômica possível um concreto que preencha basicamente os requisitos de trabalhabilidade resistência mecânica e durabilidade Conforme o conceito acima custo é fator de extrema importância na produção de concretos Como normalmente o cimento é o componente mais caro buscase sempre dosar um concreto com o menor consumo de cimento possível desde que o valor encontrado não interfira negativamente em outras características do concreto O consumo elevado de cimento além de responsável pela elevação de custos pode gerar uma série de problemas visto ser diretamente proporcional a este parâmetro a ocorrência de fissuras por retração e o despreendimento de elevado calor de hidratação Para atingirse o proporcionamento ideal dos materiais para uma dada aplicação podese segundo a NBR 1265596 recorrer basicamente a dois processos Dosagem empírica Dosagem racional e experimental A seguir serão descritos os conceitos principais destes processos de dosagem e apresentados exemplos práticos de aplicação 542 Dosagem Empírica Denominase dosagem empírica ao processo de seleção e proporcionamento dos materiais constituintes do concreto baseado em valores médios de propriedades físicas e mecânicas destes materiais extraídos da experiência prévia de tecnologistas e de bibliografia específica sobre o assunto A NBR 611878 permitia que se dosasse um concreto de uma forma empírica não experimental apenas para obras de pequeno vulto desde que fossem cumpridas as seguintes condições a A quantidade mínima de cimento por m3 de concreto fosse 300kg 109 b A proporção de agregado miúdo no volume total do agregado fosse fixada de maneira a obterse um concreto de trabalhabilidade adequada a seu emprego devendo estar entre 30 e 50 c A quantidade de água fosse a mínima compatível com a trabalhabilidade necessária Na versão atual da referida norma NBR 61182003 não existe qualquer menção sobre o assunto que foi remetido exclusivamente para as prescrições da norma NBR 1265596 Essa norma estabelece apenas que este tipo de dosagem só poderá ser empregado em concretos com resistência característica igual ou inferior a 10Mpa e que o consumo mínimo de cimento por por m3 de concreto seja 300kg Entretanto como será visto no item 54321 essa limitação exclui a possibilidade de se usar dosagem empírica para concretos estruturais armados pois por questões de durabilidade a NBR 61182003 especifica como resistência característica à compressão mínima o valor de 20MPa Este procedimento não conduz a uma estimativa de resistência à compressão do concreto 543 Dosagem racional e experimental 5431 Considerações Iniciais Segundo a NBR 1265596 a composição de cada concreto de classe C15 fck15Mpa ou superior a ser utilizado na obra deve ser definida em dosagem racional e experimental com a devida antecedência em relação ao início da concretagem da obra Cita também que o estudo de dosagem deve ser realizado com os mesmos materiais e condições semelhantes àquela da obra tendo em vista as prescrições do projeto e as condições de execução Na opinião do autor ainda que justas essas condições sua aplicabilidade pode restringir ou mesmo inviabilizar o uso do concreto em locais onde não existam centrais de concreto ou laboratórios capacitados para realizar tais estudos Assim sendo no item 5433 será apresentada um método alternativo de dosagem que pode ser considerado racional para situações emergenciais quando não se dispõe de condições de realização de uma dosagem racional e experimental a partir dos materiais que efetivamente serão empregados em obra 5432 Terminologia e notações relacionadas aos parâmetros de dosagem No estudo de dosagem do concreto são utilizadas fórmulas de cálculo envolvendo vários parâmetros Par facilitar o entendimento dos procedimentos a seguir descritos são apresentados esses parâmetros e suas notações m traço em massa do concreto kg de agregado total por kg de cimento m a p a proporção em massa de agregado miúdo em relação à massa de cimento do traço p proporção em massa de agregado graúdo em relação à massa de cimento do traço x proporção em massa de água em relação à massa de cimento do traço relação águacimento a massa unitária seca do agregado miúdo ha massa unitária úmida do agregado miúdo p massa unitária do agregado graúdo i coeficiente médio de inchamento da areia 110 C consumo de cimento por m3 de concreto H relação águamateriais secos umidade do concreto fresco da massa específica aparente do agregado miúdo dp massa específica aparente do agregado graúdo dc massa específica do cimento C15 C20 etc Classe do concreto relacionada a sua resistência característica fck15Mpa fck20Mpa etc 5433 Determinação da resistência de dosagem 54331 Considerações iniciais A resistência de dosagem de um concreto é obtida a partir do conhecimento da resistência característica de projeto fck das condições do ambiente onde a estrutura de concreto será construída e das condições de preparo do concreto Normalmente o que aparece especificado num projeto estrutural é a resistência característica à compressão do concreto fck a 28 dias Este fck representa o valor abaixo do qual a ocorrência de resistências é mínima pela Norma Brasileira apenas 5 dos valores De acordo com a NBR 61182003 as condições do ambiente são relevantes para garantirse a integridade durabilidade da estrutura ao longo de sua vida útil Assim sendo um calculista estrutural não poderá especificar classes de concreto fck em desacordo com essa norma Segundo a NBR 61182003 nos projetos das estruturas correntes a agressividade ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na Tabela 51 e pode ser avaliada simplificadamente segundo as condições de exposição da estrutura ou de suas partes Tabela 51 Classes de agressividade ambiental Classes de agressividade ambiental Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Risco de deterioração da estrutura I Fraca Rural Insignificante Submersa II Moderada Urbana1 2 Pequeno III Forte Marinha1 Grande Industrial1 2 IV Muito forte Industrial1 3 Elevado Respingos de maré 1 Podese admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda um nível acima para ambientes internos secos salas dormitórios banheiros cozinhas e áreas de serviço de apartamentos residenciais e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestidos com argamassa e pintura 2 Podese admitir uma classe de agressividade mais branda um nível acima em obras em regiões em clima seco com umidade relativa do ar menor ou igual a 65 partes da estrutura protegidas de chuva em ambientes predominantemente secos ou regiões onde chove raramente 111 3 Ambientes quimicamente agressivos tanques industriais galvanoplastia branqueamento em indústrias de celulose e papel armazéns de fertilizantes indústrias químicas O responsável pelo projeto estrutural de posse dos dados relativos ao ambiente onde será construída a estrutura pode considerar classificação mais agressiva que a estabelecida na Tabela 51 A durabilidade das estruturas é altamente dependente das características do concreto e da espessura e qualidade do concreto de cobrimento da armadura Assim sendo ensaios comprobatórios de desempenho da durabilidade da estrutura frente ao tipo e nível de agressividade previsto em projeto devem estabelecer os parâmetros mínimos a serem atendidos Na falta destes e devido à existência de uma forte correspondência entre a relação águacimento a resistência à compressão do concreto e sua durabilidade permitese adotar os requisitos mínimos expressos na Tabela 52 Tabela 52 Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto Concreto Tipo Classe de agressividade Tabela 510 I II III IV Relação águacimento em massa CA 065 060 055 045 CP 060 055 050 045 Classe do concreto NBR8953 CA C20 C25 C30 C40 CP C25 C30 C35 C40 Obs 1 O concreto empregado na execução das estruturas deve cumprir os requisitos estabelecidos na NBR 1265596 2 CA Corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto armado 3 CP Corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto protendido Além da qualidade do concreto a NBR 61182003 especifica valores de cobrimentos nominais Cnom que é o cobrimento mínimo acrescido da tolerância de execução c Assim as dimensões das armaduras e os espaçadores devem respeitar os cobrimentos nominais estabelecidos na Tabela 53 para c10mm valor mínimo adotado em obras correntes Quando houver controles rígidos de cobrimento explicitados nos desenhos do projeto o valor de c pode ser adotado como sendo 5mm Estes cobrimentos citados estão sempre referidos à superfície da armadura externa em geral à face externa do estribo O cobrimento nominal de uma determinada barra também deve ser maior ou igual ao seu diâmetro 112 Tabela 53 Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para c10mm Tipo de estrutura Componente ou elemento Classe de agressividade ambiental Tabela 510 I II III IV3 Cobrimento nominal mm Concreto armado Laje 20 25 35 45 VigaPilar2 25 30 40 50 Concreto protendido1 Todos 30 35 45 55 1 Cobrimento nominal da armadura passiva em envolve a bainha ou os fios cabos e cordoalhas sempre superior ao especificado para o elemento de concreto armado devido aos riscos de corrosão fragilizante sob tensão 2 Para a face superior de lajes e vigas que serão revestidas com argamassa de contrapiso com revestimentos finais secos tipo carpete e madeira com argamassa de revestimento e acabamentos tais como pisos de elevado desempenho pisos cerâmicos pisos asfálticos e outros tantos as exigências desta tabela podem ser substituidas por Cnom diâmetro da barra respeitado um cobrimento nominal 15mm 3 Nas faces inferiores de lajes e vigas de reservatórios estações de tratamento de água e esgoto canaletas de efluentes e outras obras em ambientes química e intensamente agressivos a armadura deve ter cobrimento nominal 45mm No caso de elementos estruturais préfabricados os valores relativos ao cobrimento das armaduras devem seguir o disposto na NBR 9062 54332 Cálculo da resistência de dosagem Em dosagem para se garantir a obtenção de um dado fck se trabalha com valores médios fcj que são obtidos a partir de expressões que levam em consideração o desvio padrão de resistência da produção do concreto que por sua vez é função da qualidadeprecisão do proporcionamento dos materiais constituintes Utilizase a expressão fcj fck 165 Sd onde Sd é o desviopadrão de dosagem A NBR 1265596 prescreve que o desvio padrão a ser adotado pode ser determinado a partir de resultados experimentais obtidos de produção anterior do concreto desde que as condições e equipamentos dessa produção permaneçam os mesmos O valor numérico de Sd deve ser obtido a partir de no mínimo 20 resultados consecutivos de resistência obtidos no intervalo de 30 dias em período imediatamente anterior e que em nenhum caso o valor de Sd adotado pode ser menor que 2MPa Essa forma de determinação de Sd só é aplicavel em casos de centrais de concreto ou empresas de prémoldados que possuam laboratório eou rotina de avaliação da resistência à compressão de seus concretos Quando não se dispõe de série histórica de dados a NBR 1265596 fixa valores para Sd definidos em função da forma com que o concreto será proporcionado em obra De acordo com a NBR 1265596 113 Condição A Proporcionamento em massa correção da umidade assistência de profissional habilitado Sd 4 MPa Condição B Cimento proporcionado em massa agregados em volume correção da umidade assistência de profissional habilitado Sd 55 MPa Condição C Cimento proporcionado em massa agregados em volume controle da umidade feito de forma expedita Sd 70 MPa A adoção de uma das condições de preparo do concreto deve ser feita em função dos equipamentos e pessoal disponíveis para o proporcionamento dos materiais desde que atendidas as seguintes recomendações Condição A aplicável às classes C10 a C80 Condição B aplicável às classes C10 a C20 A umidade deve ser determinada pelo menos 3 vezes durante o serviço do mesmo turno de concretagem Aceitase que concretos da classe C25 seja dosados por essa condição desde que os agregados sejam medidos em massa combinada com volume dosados em volume mas a massa da padiola verificada e corrigida periodicamente através de pesagens realizadas na própria obra Condição C aplicável apenas para as classes C10 e C15 No caso da classe C15 exige que o consumo mínimo de cimento seja 350kgm3 de concreto As recomendações da norma NBR 1265596 merecem alguns comentários Em primeiro lugar em função das restrições impostas na Tabela 52 ficou inviabilizada a utilização da Condição C para produção dos concretos estruturais O uso da Condição B ainda que possível é praticamente inviável uma vez que exigiria a contratação de uma laboratorista especificamente para determinar periodicamente a umidade dos agregados Causa estranheza a não obrigatoriedade dessa exigência de avaliação periódica da umidade no caso da CondiçãoA Essa limitação assim posta favorece diretamente a adoção do concreto dosado em central Outra questão que merece uma reflexão é a forma de se calcular a resistência de dosagem O expressão atual considera a variabilidade da produção através da adoção de valores de desviospadrão tabelados em função resultados de série histórica de dados ou na falta delas das condições de preparo do concreto Esse enfoque pode conduzir a distorções pois o desviopadrão na opinião do autor não expressa com fidelidade a variabilidade da resistência de um concreto uma vez que é dependente dela Exemplificando se uma central de concreto que possui um dado procedimento de produção e conjunto de equipamentos balanças dosadores de aditivo etc produzirá concretos com um menor desviopadrão para as misturas com menos resistência do que as com mais resistência Se produzir um concreto com resistência média de 30MPa e o desviopadrão desse traço for de 3MPa certamente quando for produzir concretos de resistência média de 50MPa não conseguirá manter esse desviopadrão que provavelmente se aproximará de 5MPa Isso pode ser explicado por meio da Figura 510 Um pequeno erro na dosagem de água de um concreto em função das suas condições de produção provocará uma variação na relação águacimento Como a relação entre a resistência à compressão e ac é exponencial se esse 114 erro ocorrer em concretos de baixa resistência a variação de resistência será de pequena magnitude ao passo que se a resistência em questão for elevada a sua variação será bem maior Figura 59 Influência do erro da relação ac na resistência à compressão do concreto Assim sendo parece mais adequado fixarse um desviopadrão variável de acordo com a faixa de resistência de dosagem ou simplesmente caracterizar a variabilidade da resistência do concreto pelo coeficiente de variação CV Sugerese que seja utilizada a expressão adotada pela NB11960 165CV100 1 f f ck cj onde CV é o coeficiente de variação da resistência à compressão do concreto em Esse coeficiente de variação pode ser determinado por série histórica de valores tal qual sugerido na NBR 1265596 ou na sua ausência empregandose os valores abaixo em função das condições de preparo do concreto Condição A CV 10 Condição B CV 15 Condição C CV 20 5434 Dosagem para situações especiais A seguir será descrito um procedimento e serão apresentadas tabelas para que um engenheiro seja capaz de dosar um concreto quando não dispõe de meios para executar uma 115 dosagem experimental Cabe aqui lembrar que a determinação da resistência de dosagem deve seguir o procedimento apresentado no ítem 5433 a Determinar em função da resistência de dosagem desejada qual a relação águacimento x a ser adotada Nesse caso temse duas opções Podese empregar expressões desenvolvidas a partir de materiais regionais em função de tipos específicos de cimento da marca Votoran Fábrica de Rio Branco como as apresentadas a seguir para materiais da Grande Florianópolis Tabela 54 Expressões para cálculo da relação águacimento x Tipo de cimento Portland Idade 28 dias Estimativa de fc7dias em função de x CP II Z 32 10678 log 12849 fcj fc710588962x CP IV 32 07223 log20752fcj fc7154832734x CP V ARI RS 10335 log 14732fcj fc7133811083x Deve ser levado em conta que essas expressões tem se alterado ao longo do tempo a medida que os cimentos vão mudando suas características Por exemplo se for comparada a expressão da Tabela 54 para cimento CP IV com a proposta por Helene 1993 Cimento Portland Pozolânico CP IV x 095 log 997fc28 verseá que a última é muito mais conservadora do que a primeira Ex para um fcj30MPa a expressão da Tabela 54 conduz a um valor de águacimento de 0607 enquanto que a da expressão de Helene gera um valor de 0495 Uma segunda forma de estimarse o valor de x é através do ábaco da Figura 510 sugerido pelo método da ABCPACI Para uso desse ábaco é necessário que se conheça a resistência do cimento no ensaio normalizado Esse valor é facilmente obtido junto a sites da Internet ou contactandose o fabricante do cimento Como exemplo se o cimento em questão fosse um CP IV32 da Itambé adotandose o valor apresentado no site da empresa wwwcimentoitambecombr referente ao mês de julho de 2005 fc28382MPa o valor de águacimento seria de 057 para o fcj de 30MPa Essa forma de determinação é considerada pelo autor como mais adequada a menos que se disponha das curvas de dosagem específicas atualizadas para materiais regionais como as apresentadas na Tabela 54 desenvolvidas no ano de 2004 b Determinar a relação águamateriais secos H em função da dimensão máxima característica do agregado graúdo e do tipo de adensamento a que o concreto estará sujeito em obra Estes valores de H conduzem a concretos com abatimentos na faixa de 6 a 9cm Tabela 31 116 Tabela 55 Valores de H em função de max e tipo de adensamento max Adensamento Manual Adensamento Vibratório 95 12 115 19 105 10 25 95 90 38 90 80 50 85 75 Obs Esta tabela foi desenvolvida para agregados comuns da região da Grande Florianópolis areia média de rio brita de granito Para seixo rolado diminuir 1 em cada valor O uso da Tabela 55 para agregados de outras regiões do país pode levar a valores de abatimento fora da faixa especificada gerando a necessidade de correções em etapas posteriores Uma opção para esse caso seria a de realizar a correção de H em uma mistura piloto realizada em obra com areia seca Poderia ser inicialmente proporcionado o concreto em volume segundo o procedimento descrito no exemplo de aplicação a seguir A quantidade de areia correspondente ao volume calculado seria seca ao ar Após a secagem o concreto seria misturado em betoneira acrescentandose aos poucos o volume de água correspondente calculado até o abatimento da mistura alcançar os níveis desejados O H corrigido seria obtido pela relação entre água total adicionada e a soma da massa do cimento areia e brita colocados na betoneira Com esse H corrigido o cálculo do traço conforme procedimento a seguir seria refeito d Cálculo do traço m m 100 x H 1 e Determinação do agregado miúdo e agregado graúdo no agregado total Para a determinação do teor de miúdo no agregado total devese utizar a seguinte expressão a 1 m100 1 Valores sujeridos de estão apresentados na Tabela 56 Tabela 56 Valores do teor de argamassa em função do tipo de agregado graúdo e max max Brita granítica Brita basáltica Seixo rolado 95 57 58 54 19 54 55 51 25 52 53 49 38 50 51 47 50 48 49 45 117 No caso de agregados obtidos por britagem autógena rocha contra rocha podese adotar os valores referentes a britas graníticas p m a f Conversão do traço em quantidades por m3 e quando for o caso conversão dos agregados para volume c 1000 1 dc a da p dp x Quantidade de agregado miúdo por m3 c a Quantidade de agregado graúdo por m3 c p Quantidade de água por m3 c x Massas específicas aparentes d agregado basáltico 280 kgdm3 agregado granítico 265 kgdm3 seixo rolado 261 kgdm3 areia 262 kgdm3 cimento portland CP IS 315 kgdm3 cimento portland CP IIF 312 kgdm3 cimento portland CP IIZ 303 kgdm3 cimento portland CP IIE 307 kgdm3 cimento portland CP III 300 kgdm3 cimento portland CP IV 286 kgdm3 cimento portland CP VARI RS 303 kgdm3 Para a conversão dos valores calculados em massa para volume ainda é necessário que se conheça as massas unitárias dos agregados Na falta de valores experimentais podese adotar os seguintes valores agregado basáltico 145 kgdm3 agregado granítico 140 kgdm3 seixo rolado 150 kgdm3 areia 150 kgdm3 cimento 120 kg dm3 Além disso precisase conhecer o coeficiente médio de inchamento i típico das areias Os valores sugeridos por Eládio PetrucciConcreto de cimento Portland são areia fina 131 areia média 129 118 areia grossa 125 Uma alternativa mais recomendada seria uma determinação das massas unitárias a partir de ensaios simplificados Bastaria utilizar um recipiente de volume conhecido um balde de tinta de 20 litros por exemplo e encher com os agregados que serão efetivamente empregados no concreto com o auxílio de uma pá No caso de agregados graúdos a relação entre massa do agregado e volume do recipiente conduzirá diretamente à sua massa unitária No caso de agregados miúdos essa relação conduzirá a uma massa unitária úmida h na umidade momentânea apresentada pelo agregado que deverá ser determinada método da frigideira ou estimada empiricamente Exemplo de Aplicação Dosar um concreto com as seguintes características fck 20 MPa Condição de preparo B areia média a massa de areia úmida h estimado 6 em um balde de 20 litros 25kg Brita 1 9525 max 19mm granítica a massa de brita em um balde de 20 litros 28kg Adensamento vibratório Cimento CP IIZ 32 da Itambé possui sacos de 25 e 50kg Dimensionar padiolas para abastecer uma betoneira de 500 litros capacidade da cuba Obs a obra será construída em uma região rural Solução Cálculo da resistência de dosagem Adotandose a expressão da NBR 1265596 fcj fck 165Sd fcj 20 165 55 291 MPa Determinação da relação águacimento Utilizandose o ábaco da Figura 510 e o valor da resistência do cimento obtido no site da Itambé para julho de 2005 fcimento 396 MPa x 060 obtido por interpolação Obs Tanto o fck adotado pelo projetista quanto a ac calculada cumprem os requisitos da Tabela 52 e portanto podem ser empregados Da Tabela 55 H 10 Cálculo do Traço m m 100 x H 1 m 100 06010 1 500 Da Tabela 32 53 119 Cálculo do teor de agregado miúdo no traço a a 1 m100 1 a 54 1 500100 1 224 Cálculo do teor de agregado graúdo no traço p p m a p 500 224 276 Traço final em massa 1 224 276 060 cimento areia brita 1 água Consumo de cimento por m3 de concreto c 1000 1 dc a da p dp x 060 265 276 262 224 303 1 1000 c c 354 kgm3 Quantidade de agregado miúdo por m3 c a 354 224 793 kgm3 Quantidade de agregado graúdo por m3 c p 354 276 977 kgm3 Quantidade de água por m3 c x 354 06 2124 kgm3 Cálculo dos volumes para abastecer a betoneira A capacidade da cuba da betoneira eixo inclinado é de 500 litros Podese considerar que a capacidade máxima de mistura sendo 80 deste valor 400 litros Calculandose a massa unitária dos agregados em questão Areia h 2520 125kgdm3 para uma umidade estimada de 6 Brita h 2820 140 kgdm3 Sabendose que o volume de mistura é o somatório dos volumes unitários dos materiais não considerandose na soma o volume da água o seu valor para os materiais necessários para produzir 1 m3 de concreto seria Materiais Massa kg Massa Unitária kgdm3 Volume litros Cimento 354 120 295 Areia 793 mh8406 125 6725 Brita 977 140 6979 Água 2124 100 Total 16654 Não considerada na soma 120 Para produzir 400 litros de mistura Cimento 40016654 354 850 kg Como o cimento deve ser dosado em massa múltiplo de 25kg 1 saco a dosagem para a betoneira em questão será por aproximação para baixo do múltiplo mais próximo de 25 e determinandose os volumes dos agregados por regra de 3 tomandose por base os valores da tabela anterior Materiais Massa kg Volume litros Cimento 75 3 sacos 25kg Areia 168 1425 Brita 207 1489 Água 45 f h Como uma padiola transportada por duas pessoas não deve ter uma massa de agregado superior a 60kg Massa da areia 168 110 1848 184860 308 volume da padiola 14 do volume da areia Obs Considerouse como caso mais desfavorável para o peso da areia que tivesse na obra uma umidade de 10 Volume da padiola de areia Considerando a base da padiola com 35 x 45 cm Altura 1425 4 35 45 226 dm 226 cm Massa da brita 207 20760 345 volume da padiola 14 do volume da brita Volume da padiola de brita Considerando a base da padiola com 35 x 45 cm Altura 1489 4 35 45 236 dm 236cm Conclusão O concreto será então proporcionado Cimento 3 sacos de 25kg Areia 4 vezes a padiola de 35 x 45 x 226 Brita 4 vezes a padiola de 35 x 45 x 236 Água Depende da umidade da areia no dia da concretagem Por exemplo se for 4 a quantidade de água necessária será 45 004 x 168 383 litros É importante que seja fornecida uma Tabela para a obra com os valores calculados de volume de água em função da umidade da areia Neste caso uma sugestão poderia ser Situação Umidade estimada Volume de água l Não choveu há mais de 3 dias 4 383 Choveu recentemente 6 349 Choveu na véspera 8 316 Está chovendo 10 282 É recomendado que na obra não seja colocado todo o volume de água calculado estimado em função da umidade e sim inicialmente o volume mínimo calculado neste caso 282 litros para o qual deve haver um recipiente específico calibrado Devese também 121 providenciar um outro recipiente menor com volume correspondente à diferença entre os volumes máximo e mínimo esperados neste caso 101 litros O conteúdo desse segundo reciente que deve estar cheio deve ser colocado no concreto aos poucos lembrando que a umidade da areia pode ter sido mal estimada ou mesmo que na própria pilha exista uma variação de umidade entre os diversos pontos 5435 Dosagem Experimental do Concreto 54351 Introdução Entendese por dosagem experimental o processo de dosagem baseado nas características específicas dos materiais que serão efetivamente empregados na obra Desta forma os vários processos de dosagem experimental existentes exigem que sejam determinadas algumas das propriedades anteriormente mencionadas no método de dosagem para situações especiais Além disso quase todos os métodos baseiamse em duas leis fundamentais Lei de Abrams A resistência do concreto é proporcional à relação águacimento fcj A Ba c Lei de Lyse A quantidade de água a ser empregada em um concreto devidamente proporcionado confeccionado com um determinado grupo de materiais mesmos cimento agregados miúdo e graúdo para obterse uma dada trabalhabilidade independe do traço deste concreto Em outras palavras para um dado grupo de materiais existe uma relação águamateriais secos H constante para obterse uma dada trabalhabilidade A seguir serão descritos e exemplificados dois métodos de dosagem de grande utilização no Brasil 54352 Método da ABCPACI O método baseiase no fato de que cada tipo de agregado graúdo possui um volume de vazios que será preenchido por argamassa Além disso deve existir uma parte de argamassa adicional que servirá como lubrificante entre os grãos de agregado graúdo para que se obtenha uma trabalhabilidade adequada Esta quantidade de argamassa será então função da quantidade de vazios do tipo de areia empregado já que areias mais grossas geram argamassas mais ásperas menos lubrificantes e da graduação do agregado graúdo aqueles de menor tamanho de partícula precisarão de mais argamassa pois terão mais partículas para serem envolvidas Parâmetros de dosagem Materiais Tipo massa específica e nível de resistência aos 28 dias do cimento a ser utilizado Análise granulométrica e massa específica dos agregados disponíveis Massa unitária compactada do agregado graúdo 122 Concreto Dimensão máxima característica admissível de acordo com a NBR 6118 deve ser Menor do que 14 da menor distância entre faces de formas Menor do que 13 da espessura das lajes Menor do que 56 do espaçamento das armaduras em camadas horizontais Menor do que 12 vezes do menor espaçamento entre camadas na vertical Menor do que 13 do diâmetro da tubulação quando o concreto for bombeado Consistência desejada Slump Condições de exposição ou finalidade da obra Resistência de dosagem função da resistência característica do desviopadrão do concreto obtido de séries históricas ou condição de preparo do concreto na obra Procedimentos a Fixação da relação águacimento Este parâmetro será determinado através de um gráfico Figura 510 em função da resistência de dosagem fcj determinada conforme o ítem 54322 Se o valor de fck for inferior ao definido pela classe mínima do concreto estabelecida por critérios de durabilidade Tabela 52 o valor de fck deverá se tomado como o dessa classe Na prática fckj adotado será o maior dos dois valores fck função da resistência característica definida no projeto estrutural ou a correspondente à classe definida por durabilidade Se o valor de ac obtido no gráfico for superior aos limites estabelecidos na Tabela 52 devese adotar este valor limite como ac para continuidade dos cálculos Figura 510 Gráfico para a determinação da relação ac em função de fcj a 28 dias 123 No caso de não se dispor da resistência do cimento devese buscálo junto ao fabricante ou utilizar o valor correspondente a sua especificação Ex CP IS 32 entrar na curva correspondente a resistência 32 MPa Essa última alternativa geralmente conduz a dosagens muito conservadoras b Determinação do consumo de água do concreto Cag Será feito em função da consistência e da dimensão máxima característica do agregado Tabela 57 Tabela 57 Consumo de água Cag aproximado lm3 Abatimento do Dimensão máxima característica do agregado graúdo mm Tronco de cone mm 95 190 250 320 380 40 a 60 220 195 190 185 180 60 a 80 225 200 195 190 185 80 a 100 230 205 200 195 190 c Determinação do consumo de cimento C a c C Cag d Determinação do consumo de agregados Agregado graúdo Cb Cb Vc Mc kgm3 onde Cb consumo de agregado graúdo por m3 de concreto Vc volume compactado seco do agregado graúdom3 de concreto Tabela 58 Mc massa unitária compactada do agregado graúdo Tabela 58 Volume compactado seco Vc do agregado graúdom3 de concreto Dimensão máxima Característica mm MF 95 190 250 320 380 18 0645 0770 0795 0820 0845 20 0625 0750 0775 0800 0825 22 0605 0730 0755 0780 0805 24 0585 0710 0735 0760 0785 26 0565 0690 0715 0740 0765 28 0545 0670 0695 0720 0745 30 0525 0650 0675 0700 0725 32 0505 0630 0655 0680 0705 34 0485 0610 0635 0660 0685 36 0465 0590 0615 0640 0665 124 Quando se utiliza mais de um tipo de agregado graúdo o Cb pode ser dividido da seguinte forma Tabela 59 Proporcionamento sugerido dos agregados graúdos Agregados Utilizados Dmáx em mm Proporção 95 190 30 70 190 250 50 50 250 380 50 50 380 500 50 50 Obs No caso de concreto bombeado a mistura 190 250 pode assumir a proporção 70 30 e a mistura 95 19 a proporção 3070 Quando se deseja uma otimização melhor do proporcionamento devese estudar outras proporções e determinar a massa unitária compactada Mc A solução escolhida deverá ser aquela que conduza ao menor volume de vazios intergranulares Se os agregados da mistura possuirem a mesma massa específica o problema se resume a determinar a proporção que conduza à maior Mc agregado miúdo Cm Cm 1 C dc Cb db Cag dag dm e Traço calculado 1 Cmc Cbc CagC Observação Final Este traço terá que ser testado em laboratório e quando necessárias serão feitas as devidas correções teor de argamassa relação águamateriais secos sempre mantendo a relação águacimento constante Para tal preparase uma mistura com pequeno volume 20 litros por exemplo e avaliase por meio do ensaio de abatimento do concreto slump teste sua consistência sua textura superficial presença de agregados graúdos na superfície lateral e sua coesão procedendo se as modificações necessárias Com o concreto corrigido moldamse corposdeprova para determinação da resistência à compressão a 28 dias Esse procedimento garantirá a obtenção de um concreto com uma trabalhabilidade adequada mas não a obtenção da resistência de dosagem préestabelecida pois a relação águacimento empregada foi obtida a partir de um ábaco genérico e na maioria dos casos precisará também ser ajustada Uma alternativa para a solução desse problema seria produzir além da mistura com o traço corrigido mais duas misturas dois novos traços um com maior e outro com menor relação águacimento e mantidos o teor de argamassa e relação águamateriais secos com as quais 125 serão confeccionados corposdeprova para ensaios de resistência à compressão Com os valores de resistência a 28 dias será construída uma curva de Abrams mais ajustada aos materiais utilizados Então por interpolação se achará o traço desejado Este último procedimento entretanto é questionado por alguns tecnologistas por acharem que o erro cometido ao se utilizar uma curva de Abrams genérica pode ser de mesma magnitude de quando se utiliza uma curva de Abrams a partir de corposdeprova pois não existe uma garantia de que o cimento fornecido ao laboratório para o estudo de dosagem será exatamente o mesmo a ser empregado futuramente na obra Exemplo de Aplicação Pretendese dosar um concreto para ser utilizado na estrutura revestida de um edifício residencial O transporte será feito por caçambas e o concreto deve apresentar as seguintes características fcj 265 MPa Dmáx 250 mm Abatimento 60 mm Resistência normal do cimento a 28 dias 35MPa Os materiais disponíveis são Materiais MF d kgdm3 kgdm3 Resist Normal MPa Cimento 310 35 Areia 26 263 148 Brita 19 mm 265 132 Brita 25 mm 265 131 Obs Massa unitária compactada da mistura das duas britas 50 50 150 kgdm3 Solução a Fixação da relação águacimento Como não existem problemas de durabilidade estrutura revestida em ambiente não agressivo Classe I Tabela 52 o critério de fixação da relação ac será o da resistência pois fcj 265 MPa Resist Normal do cimento 35MPa Através do gráfico da Figura 510 ac 059 065 Exigência da Tabela 52 b Determinação do consumo de água Cag Como Abatimento 60 mm Dmáx 25 mm Da Tabela 57 Cag 190 lm3 126 c Consumo de cimento C c Cag ac C 322 kgm3 d Determinação do consumo de agregado graúdo Cb Da Tabela 58 sabendose que MF da areia 26 e Dmáx da mistura das britas 25mm Vc 0715 m3 Utilizando a expressão Cb Vc Mu Cb 0715 1500 Cb 1070 kgm3 e Determinação do consumo de areia Cm Através da expressão Cm 1 C dc Cb db Cag dag dm Cm 1 322 3100 1070 2650 190 1000 2630 Cm 795 kgm3 f Apresentação do traço 1 Cmc Cbc Cagc 1 795 322 1070 322 190 322 1 247 332 059 1 247 166 166 059 Obs Esse traço ainda é considerado piloto e deve ser previamente testado em laboratório para comprovação da trabalhabilidade e resistência conforme procedimento abaixo a Cálculo de uma mistura piloto de aproximadamente 20 litros Por regra de 3 Cimento kg Concreto litros 322 1000 X 20 X 644kg Cimento 644 kg Areia 644 x 247 1591 kg Brita 19mm 644 x 166 1069 kg Brita 25mm 644 x 166 1069 kg Água 644 x 059 380 kg 127 Obs Se a areia estiver úmida no momento do estudo corrigir a quantidade de areia e de água a ser colocada na betoneira mh ms h100100 Água final Água calculada mhms b Proporcionamento da mistura Inicialmente a betoneira deve ser inicialmente imprimada colocar na betoneira uma pequena quantidade de material com mesmo traço que o calculado misturar inclinando a cuba da betoneira até que toda a superfície interna fique sujacom argamassa e descartar o concreto para que durante o processo de avaliação da consistência e teor de argamassa parte da argamassa do concreto não seja perdida para a superfície do equipamento Após o descarte deste material adicionase o material previamente pesado segundo a seguinte ordem 80 da água 100 do agregado graúdo 100 do cimento 100 do agregado miúdo aditivo plastificante no teor definido se for especificado o uso Restante da água aos poucos Após a mistura de 3 a 5 minutos deve ser realizado o ensaio de abatimento e verificada se a consistência e coesão e aspecto superficial do concreto estão conforme o esperado Caso não estejam corrigir a mistura com a introdução de pequenas porções de material areia brita cimento e água previamente pesadas até que a mistura fique trabalhável mantendo se inalterada a relação águacimento Como por exemplo se a mistura calculada anteriormente tivesse apresentado um abatimento de 4cm muito seca e britas aflorando na superfície falta de argamassa a correção deveria se dar na seguinte ordem areia e água até que a superfície fique compacta e o concreto coeso e o abatimento um pouco acima da faixa desejada Ex areia 2kg água 05kg cimento em quantidade tal que a relação ac fique mantida 05059085kg Além do cimento deverseia adicionar se fosse o caso o teor respectivo de aditivo plastificante teor recomendado de 085kg A adição desse cimento faria com que o abatimento caisse um pouco e se enquadrasse na faixa desejada c Cálculo do traço final corrigido Totalizando a soma dos materiais inicialmente colocados na betoneira com as adições feitas para a sua correção de trabalhabilidade Cimento 644085 729kg Areia 15912 1791kg Brita 19mm 10690 1069kg Brita 25mm 10690 1069kg Agua 38005 43 kg 128 O traço final corrigido seria obtido dividindose todas as quantidades de material calculadas pela massa de cimento 729kg 1 246 147 147 059 54353 Método IPTEPUSP Este método também conhecido como o método dos 4 quadrantes baseiase no ajuste de curvas de resistência e trabalhabilidade em função dos requisitos estruturais e de produção da estrutura no canteiro Comparandoo com o método anterior apresenta uma diferença fundamental no diz respeito a determinação dos parâmetros que conduzem a uma mistura trabalhável relação águamateriais secos H e teor ideal de argamassa Ao invés de obter o traço piloto através expressões baseadas em valores tabelados parte do princípio que a melhor solução deve ser obtida totalmente através de procedimentos experimentais Para tal utilizando os materiais que serão utilizados efetivamente em obra produzse um traço piloto ex mpiloto 5 em laboratório com um teor de argamassa propositalmente baixo para obterse um concreto visivelmente empedrado Através de adições sucessivas de pequenas porções de cimento e areia préestabelecidas e pesadas e de água para atingir o abatimento desejado determinase experimentalmente o teor de argamassa ideal ideal mínimo para obterse um concreto trabalhável superfície compacta e coesão adequada no ensaio utilizandose o procedimento descrito no item 5221 Observações b Uma vez conhecido ideal devese estabeler o valor final de adotado como sendo o ideal mais 2 a 4 para levarse em conta perdas de argamassa para formas e armadura durante o processo de lançamento do concreto Mantendose constante o adotado repetese a mistura com mpiloto produzse duas novas misturas com diferentes traços um mais rico mpiloto1 e um mais pobre mpiloto1 Estas três misturas devem ser produzidas com a consistência abatimento igual à recomendada para a obra obtida por meio da adição gradual de água no material na betoneira Com esses concretos são são determinadas as massas específicas no estado fresco e confeccionados corposdeprova para serem ensaiados à compressão nas idades de interesse para o estudo normalmente 3 7 e 28 dias De posse dos resultados de resistência à compressão são traçadas as curvas de Abrams Conhecidas as curvas de Abrams fcj em função de ac de Lyse traço m em função de ac e de Priskulnik e Kirilos consumo de cimento C em função do traço m determina se por interpolação o proporcionamento ideal do concreto A Figura 511 mostra uma representação gráfica do método Esse método de dosagem é sem dúvida bastante eficaz e permite que para um mesmo conjunto de materiais e um mesmo abatimento se possa definir o proporcionamento ideal de concretos de vários fck simultaneamente Entretanto no entender desse autor sua aplicabilidade se restringe a concretos de fck até 50MPa diferentemente do que sugerem outros autores Concretos de resistência mais elevada são produzidos com o uso intensivo de aditivos superplastificantes em teores variados e portanto não tem mais sentido se falar em constância do consumo de água da mistura Lei de Lyse Mas isso não quer dizer que 129 não se possa utilizar a sua filosofia e proceder adaptações ao procedimento acima descrito para a dosagem de concretos de alta resistência mas que fogem do escopo dessa publicação Quanto ao uso de aditivos plastificantes ou polifuncionais de uso praticamente universal inclusive nos concretos de resistência inferior a 50MPa no decorrer desse item serão feitas considerações de como inserilos na metodologia aqui apresentada Figura 511 Diagrama de dosagem do Método IPTEPUSP A seguir será descrito passo a passo os procedimentos para a obtenção do proporcionamento de um concreto através do método citado Estes procedimentos são uma síntese da metodologia descrita por Helene 1993 com algumas adaptações propostas por este autor Procedimento a Dados iniciais Para iniciarse o estudo algumas informações de projeto e obra são necessárias Resistência característica do concreto à compressão fck Dimensão máxima característica do agregado graúdo que deve estar em consonância com a especificada no projeto estrutural e com e menor ou igual ao menor valor obtido ao usar os seguintes critérios Menor do que 14 da menor distância entre faces de formas Menor do que 13 da espessura das lajes Menor do que 56 do espaçamento das armaduras em camadas horizontais Menor do que 12 vezes do menor espaçamento entre camadas na vertical Menor do que 14 do diâmetro da tubulação quando o concreto for bombeado 130 Consistência do concreto abatimento do tronco de cone Usar a Tabela 510 como referência para valores mínimos Tabela 510 Valores mínimos de consistência do concreto em função do tipo de elemento estrutural para adensamento mecânico Elemento Abatimento mm Estrutural Pouco armada Muito Armada Laje 60 10 70 10 Viga e parede armada 60 10 80 10 Pilar de edifício 60 10 80 10 Paredes de fundação sapatas tubulões 60 10 70 10 Obs Quando o concreto for bombeado a consistência mínima deve estar entre 70 e 100mm Quando a altura para bombeamento for acima de 30m considerar essa faixa limite para a consistência na saída da tubulação Deve aqui ser enfatizado que a opção por abatimentos menores leva a misturas mais econômicas mas essa vantagem poderá ser perdida pelo maior dispêndio com mãodeobra para as operações de lançamento e adensamento Além disso as maiores chances de ocorrência de falhas de concretagens e o posterior custo de seu reparo devem ser considerados na definição do abatimento do concreto Com o desenvolvimento dos aditivos plastificantes e superplastificantes com custos mais competitivos o mercado tem apontado para uma tendência de se trabalhar com abatimentos cada vez maiores b Estudo experimental para ajuste da trabalhabilidade da mistura Nesta fase buscase otimizar o proporcionamento entre argamassa e agregado graúdo de modo a obterse um concreto trabalhável na consistência requerida Para tanto devese preparar um concreto piloto de traço compatível com a resistência de dosagem desejada com um teor de argamassa bastante baixo 40 como sugestão A Tabela 511 sugere alguns valores para o traço piloto Tabela 511 Traços em massa recomendados para a mistura piloto em função da resistência de dosagem fcj fcj MPa Traço piloto mpiloto recomendado 25 35 5 40 45 45 50 60 4 No caso de um fcj de 30MPa o traço piloto desdobrado inicial seria a 1 m100 1 a 40 1 50100 1 14 p 50 14 36 131 Calculase e pesase então a quantidade de materiais a serem colocados na betoneira do laboratório em função de sua capacidade Como exemplo de desejarse produzir aproximadamente 20 litros de concreto com a proporção acima poderiase assim proceder Utilizandose a fórmula para cálculo do consumo de cimento por m3 de mistura x p 1 a C Adotandose 2350 kgm3 e o valor da relação águacimento como p a 100 1 H x sendo que H pode ser obtido da Tabela 55 ou por simplificação tomado como sendo 10 podese determinar as quantidades de material a serem colacadas na betoneira com as expressões abaixo Cimento kg C 201000 Areia kg Cimento a Brita kg Cimento p Água kg Cimento x Para iniciar o estudo propriamente dito devese primeiramente executar a imprimação da betoneira com uma pequena porção de material com este traço e quantidade de água suficiente para obter uma mistura capaz de sujar as paredes da betoneira Após o descarte deste material adicionase o material previamente pesado segundo a seguinte ordem 80 da água 100 do agregado graúdo 100 do cimento 100 do agregado miúdo Restante da água aos poucos até se conseguir a consistência desejada Se toda a água for insuficiente podese adicionar uma quantidade a mais até obterse essa consistência Após um tempo adequado de mistura 3 minutos devese desligar a betoneira fazer uma raspagem de suas pás e com uma colher de pedreiro promover uma mistura deste material com aquele presente no fundo da cuba Avaliase então com o auxílio desta mesma colher se o teor de argamassa é suficiente para a mistura Isto é feito passandose o instrumento sobre a superfície do concreto e cortando a massa com a lâmina verificando a compacidade das superfícies obtidas Outro teste é o erguimento de uma porção deste concreto com a colher A presença de material graúdo se desegregando da massa é um indicativo da falta de argamassa no material Essas verificações com igual a 40 tem apenas objetivo de confirmar se a mistura realmente está carente de argamassa empedrada Após este procedimento são realizados acréscimos de cimento e areia em quantidades pré estabelecidas e já pesadas na massa de modo a aumentar de 2 em 2 mantendo o traço piloto inalterado Exemplo m 5 adicionandose água até atingir a consistência desejada Em seguida para cada nova situação verificase a trabalhabilidade da mistura como anteriormente descrito Ao determinarse i em que a superfície do concreto dentro da betoneira apresentase sem vazios e o erguimento do concreto com a colher de pedreiro produz uma massa compacta e 132 sem segregação acrescentase o aditivo plastificante ou polifuncional no teor recomendado pelo fabricante caso especificado e realizase o ensaio de abatimento slump teste Se na consistência desejada a superfície do concreto estiver compacta e a coesão adequada abatimento sem desegregação do concreto por batidas na base metálica do equipamento com soquete terminase esta fase de ajuste Caso contrário adicionase mais 2 de argamassa ajustase o aditivo e água e repetese a operação O valor de ao final dessa etapa é denominado ideal Como já foi mencionado antes de se executar o estudo experimental propriamente dito as quantidades de material a serem colocadas na betoneira devem estar previamente calculadas e pesadas Na Tabela 512 apresentase o de cálculo desses materiais tendo por base as fórmulas apresentadas neste item e as seguintes expressões A partir de i 2 Brita i 2563 Cimento i 2563pi Areia i Cimento i ai Os valores da linha adicionar referentes a areia e cimento são obtidos pela subtração entre linhas subsequentes Ex para o cimento adição i cimento i1 cimento i Tabela 512 Planilha de cálculo para determinação das quantidades de material a serem colocadas na betoneira para 20 litros de mistura e mpiloto5 Det i a p cimento kg areia kg Brita kg água kg 1 40 14 36 712 997 2563 427 adicionar 025 126 variável 2 42 152 348 736 1119 2563 variável adicionar 027 132 variável 3 44 164 336 763 1251 2563 variável adicionar 028 141 variável 4 46 176 324 791 1392 2563 variável adicionar 030 151 variável 5 48 188 312 821 1543 2563 variável adicionar 033 165 variável 6 50 200 300 854 1708 2563 variável adicionar 036 179 variável 7 52 212 288 890 1887 2563 variável adicionar 039 194 variável 8 54 224 276 929 2081 2563 variável adicionar 042 211 variável 9 56 236 264 971 2292 2563 variável adicionar 046 230 variável 10 58 248 252 1017 2522 2563 variável variável 133 c Produção das misturas para a construção das curvas de dosagem Como citado anteriormente mantendose constante o adotado adotado ideal 2 a 4 devese repetir a mistura com mpiloto e produzir duas novas misturas com diferentes traços um mais rico mpiloto1 e um mais pobre mpiloto1 Estas três misturas devem ser produzidas com a consistência abatimento igual à recomendada para a obra obtida por meio da adição gradual de água no material na betoneira Na produção das misturas com os três diferentes traços devese adotar um volume de concreto suficiente para a determinação do abatimento slump da massa específica no estado fresco e moldagem de pelo menos dois corposdeprova cilíndricos por idade de interesse 20 a 25 litros de concreto são geralmente suficientes O cálculo dos quantitativos de materiais para cada traço pode ser feito utilizandose o procedimento apresentado no item anterior para o traço piloto inicial A seguir é apresentada a sequência de cálculo para a determinação das quantidades de cimento e agregados do traço piloto definitivo para produzir um determinado volume de concreto Vconcreto Também é apresentado o procedimento para a obtenção dos parâmetros necessários à construção da curva de dosagem a adotado 1 mpiloto100 1 p mpiloto a x p 1 a C Adotase também nesse caso 2350 kgm3 e o valor da relação águacimento como p a 100 1 H x sendo que H pode ser obtido da Tabela 55 ou por simplificação tomado como sendo 10 podese determinar as quantidades de material a serem colocadas na betoneira com as expressões abaixo Cimento kg C Vconcreto 1000 Areia kg Cimento a Brita kg Cimento p Água inicial kg Devese pesar inicialmente um valor correspondente a Cimento x Aditivo plastificante ou polifuncional Quando especificado devese pesar a quantidade correspondente ao teor especificado pelo fabricante fabricante Aditivo kg fabricante100Cimento kg A produção de cada uma das misturas definitivas inicia com a imprimação da betoneira Logo após adicionase o material previamente pesado segundo a seguinte ordem e procedimento 80 da água 100 do agregado graúdo misturandose por 1 minuto 100 do cimento misturandose por mais 1 minuto Raspagem do material aderido nas facas e cuba da betoneira 100 do agregado miúdo misturandose por mais 1 minuto Repetir a raspagem caso necessário 134 Introdução do aditivo Restante da água aos poucos até se conseguir a consistência desejada realizar o ensaio de abatimento quando a aparência do concreto indicar que se está próximo do desejado Se toda a água for insuficiente podese adicionar uma quantidade a mais até se obter essa consistência repetindose o ensaio do abatimento Se até a terceira tentativa não se conseguir alcançar o slump desejado a mistura deve ser abandonada e repetido todo o processo Registrar a quantidade total de água de água adicionada Água final2 kg Calcular a relação água cimento da mistura ac2 Preencher um recipiente metálico indeformável de volume superior a 10 litros Vrecip em litros com o concreto adensandoo com a haste do slump ou com um vibrador de agulha Após proceder a rasadura e limpeza externa do recipiente determinar a massa do concreto nele contida mconcreto2 em kg Determinar a massa específica do concreto 2 mconcreto2 Vrecip Determinar o consumo de cimento da mistura piloto C2 C2 1000 2 1 mpiloto ac2 Moldar corposdeprova cilíndricos para futuro ensaio de resistência à compressão a idade de j dias fcj2 Para as demais misturas de traços mpiloto1 m1 e mpiloto1m3 o procedimento anterior deve ser repetido para a determinação dos quantitativos de material para a produção dos concretos além de Água final1 e Água final3 mconcreto1 e mconcreto3 1 e 3 fcj1 e fcj3 C1 e C3 C1 1000 1 1 mpiloto ac1 C3 1000 3 1 mpiloto ac3 e Construção das curvas de dosagem Para a construção das curvas de dosagem serão necessários os seguintes parâmetros Traço águacimento Resist à Compressão Consumo de cimento m1 ac1 fcj1 C1 m2 ac2 fcj2 C2 m3 ac3 fcj3 C3 135 Por meio destes resultados determinase pelo processo dos mínimos quadrados os coeficientes das expressões abaixo fcj k1 k2ac Lei de Abrams m k3 k4 ac Lei de Lyse C 1000 k5 k6 m Lei de Priskulnik e Kirilos d Cálculo da resistência de dosagem Para a determinação de fcj adotase o procedimento apresentado no item 54322 e Cálculo da relação águacimento ac e do traço final desdobrado do concreto A determinação da relação águacimento pode ser utilizandose a expressão de Abrams obtida no item c fcj k1 k2ac entrandose com o valor fcj obtido no item d Essa forma de determinação de ac geralmente mais precisa possui a desvantagem do tempo necessário para a obtenção dos valores necessários à construção da curva 28 dias no mínimo O uso de expressões ou ábacos obtidos da bibliografia para a estimativa de ac como já mencionado anteriormente possui a vantagem de reduzir o tempo de execução do estudo de dosagem uma vez que os procedimentos necessários para a construção das curvas de Lyse e Priskulnik e Kirilos necessárias respectivamente para o cálculo do traço final mfinal e do consumo de cimento da mistura Cfinal demandam um tempo curto após a produção das misturas as curvas já podem ser determinadas Deve ser lembrado que tanto na definição de fcj quanto de ac deverão ser obedecidos os requisitos preconizados na NBR 61182003 apresentados na Tabela 52 A sequência para o cálculo do traço final pode ser assim resumida 2 log 1 log k f k c a cj final mfinal k3 k4 acfinal afinal adotado 1 mfinal100 1 pfinal mfinal afinal Cfinal 1000k5 k6mfinal f Exemplo de Aplicação do Método IPTEPUSP Características do concreto fck 25MPa 136 Material proporcionado em massa correção da umidade equipe treinada Cimento CPI S 32 Agregado graúdo Mistura de Brita 0 dmáx 95 e Brita 1 dmáx 19mm Transporte e lançamento Por caçambas e grua Abatimento de 71cm Destinação Edifício em concreto aparente construído na cidade de São Paulo Procedimento a Dados obtidos de ensaios realizados com os materiais em estudo da 263 kgdm3 dp 265 kgdm3 Britas 95 e 19mm dc 310 kgdm3 b Determinação do proporcionamento ideal entre os agregados graúdos Para a seleção da mistura ideal utilizase o ensaio da massa unitária compactada A Tabela abaixo apresenta o resultado obtido para diferentes proporções entre Britas 1 e 2 Proporção No Brita 95mm Brita 19mm Massa Unitária Compactada kgdm3 1 100 0 150 2 70 30 153 3 50 50 155 4 30 70 156 5 0 100 152 Notase que a proporção 3070 apresentou o maiores valor de massa unitária compactada e portanto deve ser a escolhida c Determinação da resistência de dosagem fcj fck 165Sd Como por exigência da NBR 61182003 o concreto não pode ser de classe inferior a C30 Tabela 53 o fck adotado será de 30MPa Então fcj 30 165 4 366MPa d Estudo da trabalhabilidade Determinação de e H Em função de fcj calculado tomandose por base a recomendação da Tabela 511 Traço piloto 1 5 Para primeira determinação 40 Capacidade de mistura da betoneira 50 litros Volume inicial do concreto a ser misturado 20 litros 137 Desdobramento do traço a 1 m 100 1 a 40 1 5 100 1 a 14 p m a p 5 14 p 36 Brita 0 03 p 03 36 108 Brita 1 07 p 07 36 252 Fator águamateriais secos H estimado para obterse um abatimento de 70mm 100 ac H 100 1 m ac 10100 1 5 060 Traço inicial desdobrado 1 140 108 252 060 Cálculo do consumo de cimento para executar 20 litros x p 1 a C C 2350 15 060 356 kgm3 Para 20 litros C20 20 3561000 712 Quantidades de material para executar o traço piloto inicial cimento 712 kg areia 997kg brita 1 769kg brita 2 1994kg água 427 litros até atingir a consistência necessária 7 1cm A Tabela a seguir mostra as quantidades de material adicionadas em cada determinação e a avaliação do tecnologista quanto ao aspecto da mistura Como a quantidade absoluta do agregado graúdo permanecerá constante ao longo do teste usarseá uma regra de três para achar as novas quantidades de cimento e areia Para facilitar o entendimento da Tabela mostrarseá o cálculo dos materiais a serem adicionados para a segunda determinação 2a Determinação m 5 42 a 42 100 1 5 1 a 152 p m a 5 152 348 138 348 769 1794 152 areia areia 1119kg adicionar 1119 997 123kg 348 769 1794 1 cimento cimento 736kg adicionar 736 712 024kg Fórmulas genéricas para cada nova determinação areia i ai 769 1794 pi cimentoi 769 1794 pi areia a ser adicionadai areiai areiai1 cimento a ser adicionadoi cimentoi cimentoi1 Det i a p cimento kg areia kg b1 kg b2 kg água kg Aspecto da mistura Abat mm 1 40 14 36 712 997 769 1794 427 A adicionar 024 123 02 2 42 152 348 736 1119 769 1794 447 A adicionar 026 132 02 3 44 164 336 763 1251 769 1794 467 A adicionar 028 141 02 4 46 176 324 791 1392 769 1794 487 A 70 adicionar 030 152 02 5 48 188 312 821 1544 769 1794 507 B 80 adicionar 033 164 01 6 50 2 3 854 1709 769 1794 517 C 75 7 52 212 288 890 1887 769 1794 500 C 80 A Pouco argamassado B Bom aspecto de argamassa na betoneira desagregação quando abatido lateralmente no ensaio de consistência neste momento foi adicionado o aditivo plastificante 03 da massa de cimento C Bem proporcionado Não determinado Todos os materiais pesados novamente incluindo o aditivo 03 da massa de cimento 03890100 00267kg ou 267 gramas O teor de argamassa escolhido como ideal foi 50 precisouse adicionar 2 ao teor onde já se observou um bom aspecto da mistura devido ao efeito parede casos normais Portanto adotado 52 139 H 50 890 1887 769 1794 100 936 ac2 5089 056 Em ensaio de massa específica realizado com o concreto produzido com o traço ajustado piloto 2 230kgdm3 C2 1000 2 1 mpiloto ac2 C2 1000 230 1 5 056 3506 kgm3 e Confecção dos traços auxiliares Mantendose 52 foram desdobrados mais dois traços auxiliares Traço 1 mpiloto 1 m1 4 a 52 1 4 100 1 a 160 p 4 160 240 Traço 3 mpiloto 1 m 6 a 52 1 6 100 1 a 264 p 60 264 336 Obs Os cálculos das quantidades de materiais para a produção das misturas 1 e 3 foram feitos da mesma forma que o apresentado para a mistura 2 piloto Os resultados obtidos de água adicionada para obtenção do abatimento desejado massa específica e relação águacimento são apresentados no quadro do próximo item f Quadro final dos valores obtidos no estudo experimental Com os traços determinados foram realizadas determinações de consistência massa específica e resistência à compressão a 7 e 28 dias A Tabela a seguir apresenta uma síntese dos valores obtidos Traços Parâmetros 1 2 3 m 4 5 6 a 160 212 264 p 240 288 336 Cimento p 20 litros kg 855 89 61 Areia p 20 litros kg 1368 1887 1610 Brita 1 p 20 litros kg 616 769 615 Brita 2 p 20 litros kg 1436 1794 1435 Água p 20 litros kg 403 500 398 140 Abatimento mm 75 75 70 ac 047 056 065 H 942 936 932 Resistência média aos 7 dias MPa 340 280 232 Resistência média aos 28 dias MPa 451 364 296 Massa específica do concreto kgm3 228 23 232 Consumo de cimento p m3 de concreto kg 4168 3506 3033 Obs As quantidades de material do traço 2 foram aquelas definidas na última linha da tabela anterior Apenas a quantidade de água foi definida por tentativas Para os traços 1 e 3 as quantidades foram calculadas pelo procedimento proposto anteriormente para 20 litros ver item d g Obtenção do traço final g1 Determinação da relação águacimento Como já foi visto este procedimento depende do tempo que se dispõe para fazer o estudo Para utilizar os dados experimentais de resistência mostrados na tabela acima o tecnologista precisou esperar 28 dias Entretanto para abreviar o tempo do estudo poderia ser feita uma estimativa desta resistência através da utilização de curvas de Abrams teóricas ou mesmo do ábaco da Figura 510 A seguir apresentarse o cálculo da relação águacimento feito utilizandose o ábaco da Figura 510 Procedimento g1a e a partir dos dados de resistência fornecidos na tabela anterior Procedimento g2 g1a Utilizando o ábaco da Figura 510 Considerandose que em pesquisa realizada na internet o cimento utilizado possuia uma resistência de 41MPa e que a resistência de dosagem fcj determinada anteriormente era de 366MPa ac 053 como o valor encontrado é inferior ao máximo estipulado pela Tabela 52 para a Classe de agressividade III 055 o valor 053 seria o adotado para o cálculo do traço final g1b Cálculandose a partir dos dados experimentais de resistência fcj k1 k2ac k2 10b 2 ac 3 c a 3 c 1 ac a 2 c a 1 2 ac c 3 a c 2 a ac 1 2 c 2 a 1 c a 3 c 3 log fcj3 2 ac a 1 c a 2 c 3 log fcj2 2 ac a 2 c a 1 log fcj1 2 ac b 2 2 2 2 047 056 047 065 056 065 065 056 2047 log 451 2 047 056 065 log 364 2 056 047 065 log 296 2 065 047 056 b 2 2 2 141 b 10160 k2 1010160 103759 k1 10 13 log fcj1 log fcj2 log fcj3 b ac ac ac 1 2 3 10160 047 056 065 101 3 log 451 log 364 log 296 k1 k1 1352586 fcj 1352586 103759 ac log fcj log 1352586 ac log 103759 ac 10160 log 1352586 366 0558 Por questão de durabilidade adotar ac055 g2 Determinação dos coeficientes da curva de Lyse m k3 k4 ac Utilizando o método dos mínimos quadrados para obterse k3 e k4 temse 3 c 3 a 2 c a 1 ac c 3 a c 2 a c1 a c 3 a 2 c a 1 m ac 3 m a c 2 a c m 1 m a c 4 k 2 2 2 2 2 3 2 1 3 047 056 065 65 0 056 47 0 4 047 5 056 6 065 5047 056 065 k4 2 2 2 2 k4 111111 k3 m2 k4ac1 ac2 ac33 k3 5 1111110470560653 k3 12222 g3 Determinação de m final Adotandose o ac obtido do estudo experimental 055 m 12222 111111ac m 12222 111111055 489 g4 Desdobramento do traço a 1001m 1 a 521001489 1 206 142 p m a p 489 206 283 b0 030p b0 030283 085 b1 070p b1 070283 198 Traço Final Desdobrado 1 206 085 198 055 g5 Determinação dos coeficientes da Curva de Priskulnik e Kirilos c 1000 k5 k6m 3 m m m m m m 1 C 3 m 1C 1 1 C 2 3 m C 2 m C 1 1000 m C k6 2 3 2 1 2 3 2 2 2 1 2 3 2 1 3 6 5 4 6 5 4 14168 1 3506 1 3033 5 3033 6 3506 5 1000 4 4 168 k6 2 2 2 2 k6 04489 k5 10003 1C11C21C3 k61000m1m2m3 k5 10003 141681350613033 044891000456 k5 06049 C 1000 06049 04489m C 3571 kgm3 Consumo de materiais por m3 de concreto Cimento 3571 kg areia 7356 kg brita 1 3035 kg brita 2 7071 kg água 1964 kg 143 55 Controle de qualidade do concreto Baseado na NBR126551996 551 Considerações iniciais Uma etapa importantíssima da produção de estruturas de concreto é o controle de sua qualidade Em se tratando de concretos convencionais plásticos este controle deve ser feito em diversas fases que englobam desde o recebimento dos materiais constituintes até o ensaio de corposdeprova para a comprovação do alcance das resistências de projeto Como esse controle é vital para a garantia da segurança estrutural de edificações e obras de arte a sua realização deve ser partilhada por vários profissionais que poderão ser responsabilizados até judicialmente em possíveis casos de não conformidades Para facilitar a idenficação dos prováveis responsáveis pela ocorrência de não conformidades a NBR 1265596 explicita claramente o papel que deve desempenhar cada profissional e até o proprietário da obra nesse processo 552 Responsabilidade pela composição e propriedades do concreto O concreto para fins estruturais deve ter definidas todas as características e propriedades de maneira explícita antes do início das operações de concretagem O proprietário da obra ou o responsável técnico por ele designado deve garantir o cumprimento da norma NBR 12655 e manter a documentação que comprove a qualidade do concreto 5521 Profissional responsável pelo projeto estrutural Cabem a este profissional as seguintes responsabilidades Registro da resistência característica do concreto fck em todos os desenhos e memórias que descrevem o projeto tecnicamente Especificação quando necessária dos valores de fck para as etapas construtivas tais como retirada de cimbramento aplicação de protensão ou manuseio de prémoldados Especificação dos requisitos correspondentes à durabilidade da estrutura e de propriedades especiais do concreto tais como consumo mínimo de cimento relação águacimento módulo de deformação estático mínimo na idade de desforma e outras propriedades necessárias à estabilidade e durabilidade da estrutura durante a fase construtiva e durante sua vida útil de acordo com a NBR 6118 5522 Profissional responsável pela execução da obra Ao profissional responsável pela execução da estrutura de concreto cabem as seguintes responsabilidades Escolha da modalidade de preparo do concreto Quando a modalidade for concreto preparado pelo executante da obra este deve ser o responsável pelas etapas de execução Dosagem ajuste e comprovação do traço armazenamento dos materiais constituintes medidas dos materiais e do concreto e mistura e pela definição da condição de preparo ver ítem 54332 Escolha do tipo de concreto a ser empregado e sua consistência dimensão máxima do agregado e demais propriedades de acordo com o projeto e com as condições de aplicação Atendimento a todos os requisitos de projeto inclusive quanto à escolha do tipo de cimento portland a ser empregado 144 Aceitação do concreto Cuidados requeridos pelo processo construtivo e pela retirada do escoramento levando em consideração as peculiaridades dos materiais em particular do cimento e as condições de temperatura 5523 Responsável pelo recebimento do concreto O responsável pelo recebimento do concreto é o proprietário da obra ou o responsável técnico pela obra designado pelo proprietário A documentação comprobatória do cumprimento da Norma NBR 12655 relatórios de ensaios laudos e outros deve estar disponível no canteiro de obra durante toda a construção e ser arquivada e preservada pelo prazo previsto na legislação vigente salvo quando o concreto for produzido em central Neste caso cabe a central manter a documentação comprobatória da qualidade 553 Procedimento e plano de amostragem Em se tratando de controlar a qualidade do concreto devese inicialmente ter em mente que os procedimentos mais importantes são os preventivos De pouco adianta realizar testes periódicos de resistência à compressão de corposdeprova pois seus resultados servirão apenas para constatação da existência do problema pois só estarão disponíveis muito tempo depois de realizada a concretagem Mais importante é prevenir a sua ocorrência Para se controlar a qualidade do concreto que está sendo utilizado em uma determinada obra devese atuar em diferentes fases do processo de produção que serão distintas no caso do engenheiro responsável pela obra optar por produzir o concreto em canteiro ou utilizar concreto dosado em central No primeiro caso inicialmente deve ser verificado se os materiais que se encontram no canteiro correspondem àqueles que foram utilizados na etapa de dosagem O cimento deve ter a mesma especificação e marca comercial O agregado miúdo deve apresentar a mesma granulometria e o agregado graúdo a mesma dimensão máxima característica mesma origem mineralógica e forma de grão Esta verificação deve ser realizada visualmente e em caso de dúvida deverão ser procedidos ensaios de laboratório específicos A data de fabricação do cimento e condição de armazenagem dos materiais no canteiro é igualmente importante ver item 56 a A seguir deve ser verificado se as quantidades relativas entre os diversos constituintes do concreto traço está de acordo com o que foi estabelecido na etapa de dosagem A conferência periódica das dimensões das padiolas e de seu estado de conservação do recipiente dosador da água e do procedimento de correção de seu volume conforme umidade da areia também deve ser feita com rigor Por fim devem ser realizados testes periódicos de consistência do concreto ver item a e moldados corposdeprova em quantidade mínima determinada no item b a seguir No caso da opção por concreto usinado o controle deve ser feito na etapa de produção sob responsabilidade do engenheiro responsável pela central e no recebimento do concreto tendo o engenheiro da obra como responsável Na central deve haver um controle visual na recepção de cada carga dos agregados granulometria do agregado miúdo e tamanho forma dos grãos e presença de pó dos agregados graúdos Periodicamente amostras devem ser colhidas para a realização de ensaios normatizados para confirmação de suas características O cimento geralmente fornecido a granel deve ser amostrado na chegada da carga após a conferência do tipo e quantidade na nota fiscal A amostra cerca de 3kg deve ser estocada em saco plástico 145 vedado até aproximadamente 40 dias quando os ensaios com os concretos confeccionados com este cimento já tiverem sido realizados Na central outros cuidados devem ser tomados determinação da umidade dos agregados e correção da água de mistura aferição das balanças de cimento e agregados dos dosadores de água e aditivos posicionamento correto dos caminhões nos pontos de carga para evitar perdas de material no carregamento existência de hidrômetro no ponto de redosagem para determinação da quantidade de água empregada durante a lavagem das facas e funil entre outros Na obra na recepção do concreto deve ser observado primeiramente na nota fiscal se o concreto corresponde ao solicitado fck slump tipo de agregado graúdo e volume Além disso o horário de carregamento deve ser conferido para evitarse o lançamento do concreto em prazos superiores a 2 horas a menos que esteja sendo utilizado aditivos retardadores de pega No caso de a central optar pela dosagem parcial de água na obra na nota deve estar discriminada a quantidade máxima de água complementar a ser adicionada para o ajuste da consistência Se concreto apresentar no ensaio de abatimento valores superiores a faixa especificada na nota deve ser devolvido No caso de ao se adicionar toda a água prevista na nota o abatimento estiver inferior ao limite mínimo da faixa poderá ser feita a correção da consistência apenas com aditivos superplastificantes No caso em que toda a água da mistura é adicionada na central o concreto no momento da descarga deve apresentar o abatimento especificado ou se inferior a ele pode ser corrigido com o uso de superplastificante Segundo a NBR 1265596 para cada tipo e classe de concreto a ser colocado em uma estrutura devem ser realizados os seguintes ensaios de controle a Consistência pelo abatimento do tronco de cone Slump Test NBR 7223 ou Espalhamento pelo tronco de cone Mesa de espalhamento NBR 9606 seguindo as seguintes recomendações Para concreto preparado em betoneira estacionária na primeira massada ao reiniciar a elaboração após uma interrupção da jornada de concretagem durante pelo menos 2 horas na troca de operadores cada vez que forem moldados corposdeprova Para concreto fornecido por betoneira móvel ex caminhãobetoneira a cada nova betonada b Resistência à compressão de acordo com as seguintes recomendações A cada lote de concreto deve corresponder uma amostra formada por no mínimo seis exemplares para os concretos do Grupo I NBR 8953 fck 10 a 50MPa e doze exemplares par os concretos do Grupo II fck 55 a 80MPa coletados aleatóriamente durante a operação de concretagem conforme a NBR 8750 para concretos produzidos em betoneiras estacionárias ou conforme a NBR 7212 para os concretos fornecidos em betoneira móvel Neste caso a moldagem deve ser feita com o concreto coletado do terço médio durante a descarga do caminhão Cada exemplar é constituído por no mínimo dois corposdeprova da mesma amassada conforme a NBR 5738 para cada idade de 146 rompimento moldados no mesmo ato Tomase como resistência do exemplar o maior dos valores obtidos em cada ensaio Os lotes devem ser formados segundo o critério da tabela 513 adotandose aquele que resultar no maior número de exemplares possível Tabela 513 Valores referentes à formação de lotes de concreto Solicitação principal dos elementos estruturais Limites Superiores Elementos em compressão simples e em flexão e compressão Elementos em flexão simples Volume concreto 50m3 100m3 No de andares 1 1 Tempo de concretagem 3 dias de concretagem Este período deve estar compreendido no prazo total máximo de sete dias que inclui eventuais interrupções para tratamento de juntas Fica a critério do profissional responsável pelo controle a fixação da frequência com que devem ser controladas as propriedades especiais do concreto 553 Controle da resistência do concreto Tendo em vista a diversidade de condições construtivas e a importância relativa das diferentes estruturas de concreto consideramse dois tipos de controle da resistência do concreto à compressão o controle estatístico por amostragem parcial e o controle estatístico por amostragem total 100 Os corposdeprova devem ser ensaiados à compressão conforme a NBR 5739 A opção por um dos dois tipos de amostragem é geralmente definida por critérios econômicos O controle por amostragem total é geralmente a opção das obras que adotam o concreto dosado em central pois cada betonada pode chegar a 8m3 praticamente inviabilizando a adoção da amostragem parcial Nas empresas mais cuidadosas mapease o local de aplicação de cada carga para que no caso de uma não conformidade de resistência inferior ao fck possam ser tomadas providências específicas para as partes da estrutura sob supeita A amostragem parcial é indicada para o caso em que o concreto de cada lote corresponder a um grande número de betonadas Nesse caso a amostragem total seria antieconômica 5531 Controle estatístico por amostragem parcial Para concretos com números de exemplares n compreendidos no intervalo de 6 a 20 o valor estimado da resistência característica à compressão fck na idade especificada é dado por f ckest f f fm m fm 2 1 2 1 1 147 Onde m metade do número de n exemplares Para a determinação de m desprezase o valor mais alto de n se este número for ímpar e f1f2fmfn são as resistências dos exemplares Não se deve tomar para fckest valor menor que 6f1 fckest 6f1 adotandose 6 em função da condição de preparo item 54332 e do número de exemplares os valores da tabela 514 admitindose a interpolação linear Tabela 514 Valores de 6 em função do número de exemplares e da condição Condição Número de exemplares n de preparo 2 3 4 5 6 7 8 10 12 14 16 A 082 086 089 091 092 094 095 097 099 100 102 B ou C 075 080 084 087 089 091 093 096 098 100 102 Nota os valores de n entre 2 e 5 são empregados para os casos excepcionais ver 5533 Para amostragem de concreto com n20 o valor estimado da resistência à compressão na idade especificada é dado por fckest fcm 165Sn Onde fckest Valor estimado da resistência característica à compressão do concreto fcm Resistência média do concreto à compressão para a idade do ensaio Sn Desviopadrão dos resultados para n1 5532 Controle do concreto por amostragem total 100 O controle se realiza determinando a resistência do concreto a partir dos resultados de exemplares de cada amassada O valor estimado da resistência característica é dado por a fckest f1 para n 20 b fckest fi para n20 onde i 005n Quando i for fracionário adotase o número imediatamente superior 5533 Casos excepcionais Para lotes com volumes inferiores a 10m3 em que o número de exemplares estiver compreendido entre 2 e 5 e não estiver sendo realizado o controle total permitese adotar o fckest 6f1 onde 6 é dado pela tabela 514 148 554 Aceitação da estrutura Em termos de resistência à compressão a estrutura será automaticamente aceita se fckest fck No caso de não haver aceitação automática a decisão basearseá em uma ou mais das seguintes verificações revisão do projeto ensaios especiais do concreto e ensaios da estrutura a Revisão do projeto O projeto da estrutura será revisto adotandose para o lote de concreto em exame fck fckest No caso de amostragem total onde houve o mapeamento de todas as cargas do concreto a revisão de cálculo limitarseá a porção de estrutura sob suspeita adotandose para ela fckresistência do exemplar b Ensaios especiais do concreto A investigação direta da resistência do concreto será feita através de ensaios de pelo menos 6 corposdeprova extraídos da estrutura os quais deverão ter diâmetro de 15cm corrigindose os resultados em virtude dos efeitos de broqueamento e também se for o caso se a razão entre a altura e o diâmetro do corpodeprova for diferente de 2 Os corposdeprova deverão ser extraídos de lotes distribuidos de forma a constituírem uma amostra representativa de todo o lote em exame No caso de estrutura que deverá ficar imersa os corposdeprova deverão permanecer imersos nas 48horas que antecedem o ensaio O correspondente valor estimado da resistência característica será calculado utilizando as mesmas expressões citadas anteriormente aumentandose 10 ou 15 em virtude de se tratar da resistência do concreto na própria estrutura e não se tomando valores inferiores a 11 6f1 ou 115 6f1 O valor de 6 será tomado da tabela 514 referente às condições B e C Os valores entre parênteses aplicamse quando o número de corposde prova é pelo menos 18 Na interpretação dos resultados deverão ser levados em conta a idade do concreto na ocasião e o efeito sobre resistência das ações de longa duração que tenham atuado até então Com as devidas precauções quanto à interpretação dos resultados e como medida auxiliar de verificação da homegeneidade do concreto da estrutura poderão ser efetuados ensaios não destrutivos de dureza superficial ou de velocidade de propagação do ultrasom de acordo com métodos estudados e aprovados por laboratório nacional idôneo c Ensaio de estrutura Quando houver dúvidas de qualquer natureza sobre uma ou mais partes da estrutura as quais não possam ser dirimidas por investigação analítica a decisão a ser tomada poderá ser baseada nos resultados obtidos em ensaios da estrutura provas de carga realizados de acordo com método préestabelecido Durante a realização do ensaio deverão ser medidas grandezas que revelem o comportamento da estrutura O ensaio cessará se houver indício de ruína Se das mencionadas verificações concluirse que as condições de segurança desta Norma são satisfeitas a estrutura será aceita Em caso contrário tomarseá uma das seguintes decisões A parte condenada da estrutura será demolida A estrutura será reforçada A estrutura será aproveitada com restrições quanto ao seu carregamento ou seu uso 149 Deve ser aqui enfatizado que o controle de resistência do concreto preconizado por essa norma se destina a determinação da resistência característica potencial do concreto que é um parâmetro do projeto estrutural uma vez que os corposdeprova foram adensados e curados em condições padronizadas na maioria das vezes muito distintas das que o concreto será submetido durante a execução da estrutura Em algumas situações entretanto esse procedimento pode ser inadequado Como exemplo podese citar o caso de concretagens de peças prémoldadas protendidas de grandes dimensões que precisam receber a protenção assim que o concreto atinja uma determinada resistência Se o controle da resistência for feito pelo ensaio de corposdeprova 10x20 curados a 23oC a resistência do concreto poderia estar superestimada se a temperatura da produção estivesse muito baixa ex inverno rigoroso Por outro lado se a temperatura ambiente estiver igual ou acima de 23oC a resistência nas primeiras idades do concreto na estrutura seria maior da que a do corpodeprova devido a liberação de calor de hidratação do cimento durante a cura da peça Nesses casos devese estudar cuidadosamente um método mais adequado para a avaliação da resistência à compressão do concreto A seguir são apresentados dois exemplos práticos de utilização dos conceitos de controle de qualidade Exemplo 1 Durante um controle da resistência do concreto da estrutura de um edifício cuja resistência característica era de 20MPa obtevese os seguintes valores exemplares retirados aleatoriamente de alguns caminhões betoneira Verificar a conformidade da resistência do concreto Resistência à compressão MPa Exemplar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 cp 1 200 225 212 242 25 0 238 22 9 21 3 272 261 224 cp 2 185 240 213 258 23 3 267 24 5 25 2 234 243 224 Solução Ordenase os valores dos exemplares a maior resistência em ordem crescente 200 213 224 240 245 250 252 258 261 267 272 Como n 11 ímpar m n12 5 fckest 2 f1 f2 f3 f4 m1 f5 fckest 2 200 213 224 240 4 245 1935 fckest 6f1 098 x 200 196 Portanto fckest 196MPa e a estrutura não será aceita automaticamente 150 Obs Se os valores apresentados na tabela do problema se referissem ao controle por amostragem total 100 dos caminhõesbetoneira foram amostrados fckest f1 20MPa A estrutura seria aceita automaticamente Exemplo 2 Um edifício de 6 pavimentos terá sua estrutura executada em concreto produzido em obra fck 20MPa Sabendose que a concretagem dos pilares vigas e lajes de cada pavimento será executada numa mesma etapa volume total de 55m3 por pavimento numa concretagem em 3 dias que o ritmo de execução da estrutura prevê a produção de um pavimento cada 15 dias e que o volume de produção de uma betoneira é de 350 litros estabelecer um programa de controle de resistência do concreto Da tabela 513 podese definir como 1 lote condição mais desfavorável 1 lote volume 50m3 peças submetidas e compressão e flexão Portanto o volume de concreto de cada lote será 275m3 Desta forma cada pavimento terá 2 lotes de 275 m3 cada 79 betonadas Como a NBR 12655 exige que de cada lote se amostre no mínimo 6 exemplares devese moldar pelo menos um par de corposdeprova a cada 13 betonadas 151 56 Preparo do concreto O preparo do concreto consiste em uma série de operações ou serviços executados e controlados de forma a obter a partir dos materiais componentes um concreto endurecido com as propriedades especificadas de acordo com as exigências do projeto Estas operações podem assim ser divididas a Manuseio e estocagem dos materiais b Proporcionamento c Mistura d Transporte e Lançamento f Adensamento g Cura a Manuseio e estocagem dos materiais Cimento O cimento embalado em sacos de papel deve ser guardado em lugar abrigado da chuva e umidades excessivas As pilhas não devem ter mais do que 10 sacos em altura a não ser que o tempo de estocagem seja inferior a 15 dias quando se admite pilhas de até 15 sacos de altura Recomendase a utilização de barracões bem cobertos e protegidos dotados de estrados de madeira ou material equivalente que evite o contato direto dos sacos de cimento com o solo ou piso de concreto O período médio máximo de estocagem de cimentos em sacos é da ordem de 30 dias podendo ser aumentado para cerca de 60 dias em locais de clima seco mas devendo ser bastante reduzido em locais de clima úmido No caso destes períodos serem ultrapassados é conveniente ensaiar o cimento ou então usalo em serviços de menor responsabilidade sem função estrutural O cimento guardado em containers ou silos metálicos podem ser conservados por períodos maiores de tempo de 2 a 4 meses conforme características de vedação do silo Agregados Alguns cuidados na armazenagem e manuseio devem ser verificados Evitar a segregação durante o lançamento nas pilhas Pilhas de diferentes materiais devem estar bem separadas para evitar misturas que possam interferir nas proporções da mistura final Evitar que o material venha acompanhado de solos e outras impurezas Para tanto durante o carregamento evitar que a pá ou lâmina da carregadeira trabalhem muito rente ao solo No caso dos agregados miúdos evitar que enxurradas carreiem as parcelas finas Água Os problemas que podem ocorrer com a água são somente os decorrentes de contaminação de reservatórios por materiais incompatíveis com o cimento ou armadura tais como açucar cloretos ácido húmico etc b Proporcionamento O correto proporcionamento dos materiais de acordo com o que foi estabelecido durante o processo de dosagem em laboratório é de fundamental importância para a obtenção de um 152 concreto adequado à aplicação a que foi destinado O proporcionamento pode ser feito por dois processos gerais Volumétrico e gravimétrico É importante enfatizarse que no caso de aplicações estruturais o proporcionamento do cimento deve ser sempre feito em massa o que é facilmente realizado quando as quantidades de materiais utilizadas nas misturas forem referentes a uma quantidade de cimento sempre múltipla de 50 ou 25kg um saco de cimento c Mistura É a operação que tem por objetivo a obtenção de um sistema homegêneo onde todos os componentes estejam em contato entre sí A mistura poderá ser manual ou mecânica Manual Só pode ser empregada em obras de pequena importância onde o volume e a responsabilidade do concreto não justificarem o emprego de equipamento mecânico Deve ser realizada em caixas forradas por placas metálicas ou sobre estrados de madeira previamente umidecidos No amassamento manual misturase a seco o agregado miúdo e cimento de maneira a obterse uma coloração uniforme A seguir é adicionado e misturado o agregado graúdo Formase então uma cratera onde é colocada a água de amassamento e continuase a misturar até que o concreto adquira uma homogeneidade compatível com o processo Não é permitido amassarse de cada vez volume de concreto superior a 350 litros Mecânica A mistura mecânica é feita em máquinas especiais denominadas betoneiras As betoneiras são assim classificadas Misturadores Intermitentes Contínuos Queda livre Forçados Eixo horizontal Eixo inclinado Cuba fixa Contracorrente Queda livre Forçados Betoneiras intermitentes de queda livre Distinguemse neste tipo de misturadores 3 capacidades a Capacidade da cuba Volume total da cuba b Capacidade de mistura É a soma dos volumes dos materiais isolados isto é antes da mistura c Capacidade de produção Se ralaciona ao volume de concreto fresco produzido por betonada A relação entre capacidade de mistura e capacidade da cuba varia de 06 a 080 para betoneiras de eixo inclinado baixando a 035 até 040 para as de eixo horizontal Normalmente uma betoneira é caracterizada pela sua capacidade de mistura 153 Outro fator a ser considerado é a velocidade de giro das betoneiras Esta depende do diâmetro da cuba De uma forma geral pode ser determinada através da seguinte expressão N 400D N Número de rotações por minuto D Diâmetro da cuba m Tempo de mistura Deve ser tal que garanta uma perfeita homogeneidade à mistura A NBR 6118 estabelece os seguintes valores Para betoneira inclinadas t s 120 D m Para betoneiras de eixo horizontal t s 60 D m Para betoneiras de eixo vertical t s 30 D m Sendo D o diâmetro máximo da betoneira Ordem de colocação dos materiais na betoneira É aconselhavel que Agregado graúdo mais parte da água de amassamento Cimento restante da água Areia Aditivo e restante da água d Transporte O concreto deve ser transportado do local de amassamento para o local de lançamento o mais rapidamente possível Devese também evitar a segregação do material mantendose a homogeneidade da massa Quanto à direção o transporte pode ser classificado Horizontal Caminhões giricas carrinhosdemão Vertical Guincho teleférico grua Oblíquo Correia transportadora calha Problemas que podem ocorrer durante o transporte Hidratação do cimento Evaporação Absorção Trituração Perda de eficiência do aditivo plastificante ou superplastificante 154 Devido ao problema creditado por muitos principalmente à absorção e evaporação é muito comum se fazer em obra uma correção do abatimento pela adição de mais água além daquela prevista na dosagem Este procedimento não é recomendável e gera uma queda na resistência do concreto Bombeamento Atualmente a maior parte do concreto lançado em estrutura de edifícios é submetido ao processo de bombeamento Este processo consiste no transporte do concreto através de dutos rígidos ou flexíveis por pressão hidráulica Com o bombeamento conseguese levar o concreto a distâncias horizontais de até 500m e verticais de até 300m Com este processo se consegue lançar até 200m3 num dia Entretanto alguns cuidados devem ser observados Antes do bombeamento do concreto devese bombear argamassa de igual composição daquela que compõe o concreto a ser lançado para lubrificação das paredes dos tubos Observar vazamentos nas juntas das tubulações Estes podem levar a aumentos pontuais de atrito gerando o entupimento O bombeamento sempre se inicia lançando o concreto nos pontos mais distantes e à medida que a concretagem avança vão sendo retirados segmentos da tubulação Quando temse que bombear concreto em trechos verticais ou inclinados ascendentes devese usar uma válvula de retenção na parte inferior ou dispor os tubos de forma a ter uma extensão de 3 a 6 m na horizontal No caso de bombeamento em trechos descendentes devese tomar cuidado semelhante isto é fazer com que a extremidade de descarga inferior tenha uma válvula ou um trecho na horizontal pois o concreto caindo livremente tende a formar bolhas de vácuo que provocam segregação da água resultando em obstrução da tubulação Observar que o operador da bomba não adicione mais água ao concreto para facilitar o bombeamento e Lançamento O lançamento do concreto é a operação que consiste em colocar o concreto no ponto onde ele deverá permanecer definitivamente O cuidado geral no lançamento consiste em manipulálo de forma que seus componentes não se separem As recomendações são Posição de lançamento O concreto deve ser lançado o mais próximo possível do local onde vai ser aplicado O arrastamento da mistura com enxada sobre formas ou mesmo sobre o concreto já aplicado poderá provocar uma perda da argamassa que vai aderindo nos locais por onde vai passando Como parâmetro podese admitir que as maiores distâncias que o concreto pode ser espalhado por arrastamento sejam de 08 a 1m Para distâncias maiores devese apanhar o concreto com uma pá e aplicálo onde for necessário 155 Preparo das formas Antes de colocar o concreto as formas devem ser molhadas afim de impedir a absorção da água de amassamento No caso de formas metálicas ou confeccionadas com compensado plastificado esta operação pode ser dispensada mas é recomendável que se utilize uma substância desmoldante antes do lançamento do concreto As formas devem ser estanques para não permitir a fuga de nata de cimento Tempo de lançamento O concreto deverá ser lançado logo após o processo de mistura não se permitindo por norma entre o fim deste e o lançamento intervalo superior a duas horas Se esse tempo for ultrapassado não quer dizer necessariamente que o concreto está na iminência de entrar em pega principalmente se a temperatura ambiente for inferior a 20oC eou se estiver utilizando aditivos plastificantes Uma forma de se evitar o descarte de concretos nessa situação é realizar o controle da evolução da temperatura do concreto antes da pega é praticamente constante e aumenta bruscamente quando ela ocorre Quando houver necessidade de aumentar este intervalo por questões operacionais deverá ser prevista a utilização de um retardador de pega e endurecimento Altura de queda A altura de queda livre não poderá passar de 20m para concretos comuns Misturas mais segregáveis poderão ter uma limitação de altura a valores ainda menores Quando a altura de queda for superior a este valor medidas especiais deverão ser tomadas para evitar a segregação Entre elas destacamse a abertura de janela nas formas que permitem diminuir a altura de lançamento e facilitam o adensamento a colocação de trombas de chapa calhas PVC ou de lona no interior da forma o emprego de concreto mais plástico e rico em cimento no início da concretagem de mesma resistência a colocação de 5 a 10cm de espessura de argamassa de cimento feita com o mesmo traço do concreto que vai ser utilizado Estas providências evitam a segregação e o aparecimento de ninhos de pedra na base das peças Planos de concretagem As obras de grande consumo de concreto são concretadas por etapas O planejamento da forma de concretar as peças ou seja dos pontos de interrupção deve ser cuidadoso e obedendo os seguintes critérios observar que a junta fria interface entre o concreto velho e o novo não coincida com um plano de cisalhamento preparando a superfície de tal maneira que forme um ângulo de 45o com o plano de cisalhamento retirada da nata de cimento da superfície proveniente da subida por ocasião da vibração de ar água cimento e agregados finos Esta retirada pode ser feita 4 a 12horas após a concretagem com jato de ar ou água até uma profundidade de 5mm ou até o aparecimento de agregado graúdo que deverá ficar limpo repetir a limpeza para a retirada de pó e resíduos 24horas antes da concretagem 156 durante as 24 horas que precedem a retomada da concretagem a superfície deve ser saturada de água para que o novo concreto não tenha sua água de mistura parte dela destinada a hidratação do cimento retirada pela absorção do concreto velho Deve seguir se uma secagem para eventuais poças de água o que enfraqueceria o concreto novo ao retomar a concretagem devese colocar 1 a 2cm de espessura de argamassa com o mesmo traço do concreto Esta camada servirá para evitar a formação de vazios entre pedra e concreto velho já que a pedra terá sempre uma camada de ligação onde se assentar Trabalhos mais recentes têm recomendado a supressão desta camada por esta contribuir para a formação de uma camada permeável colocar o novo concreto sobre o velho com especial cuidado no sentido de se evitar a formação de ninhos de pedra provenientes da falta de homogeneidade devido a mistura deficiente transporte e colocação irregulares f Adensamento O adensamento é a operação que consiste em eliminar os vazios da massa de concreto tornandoa mais compacta e portanto mais resistente menos permeável e mais durável O gráfico da figura 56 dá uma idéia da influência do teor de vazios do concreto sobre a sua resistência que é tanto maior quanto melhor adensado Um bom adensamento depende não só do processo empregado mas também da trabalhabilidade da mistura Peças complicadas com muitas reentrâncias ou densamente armadas vão exigir concretos mais plásticos que por sua vez necessitam de menos energia para adensamento Peças simples como grandes blocos com pouca armadura podem ser executadas com concreto mais seco adensado por métodos mais enérgicos Adensamento manual Podese adensar o concreto manualmente usando barras de aço que atuam como se fossem soquetes estreitos que forçam o concreto para baixo expulsando o ar incluso Este procedimento exige uma certa experiência e quando se enchem pilares à medida que o concreto vai subindo costumase bater com um martelo na forma para ajudar o adensamento e ao mesmo tempo acompanhar a progressão da concretagem em altura O adensamento manual só é utilizado em obras ou serviços pequenos ou em casos de emergência Geralmente o abatimento mínimo exigido para estes casos é da ordem de 70 a 80mm para pilares e 60 a 70mm para vigas e lajes As camadas de concreto adensadas não devem ultrapassar 20cm Recomendase que para o fundo dos pilares se tenha um abatimento um pouco maior ou que se lance uma argamassa com a mesma composição do concreto altura máxima de 10cm tomandose apenas o cuidado para que o concreto lançado se misture com esta camada Adensamento mecânico É o processo geralmente usado em obras mesmo de pequeno porte Consiste essencialmente em vibrar o concreto conseguindose uma redução do ângulo de atrito interno que possibilita a acomodação da massa expulsandose o ar Os vibradores mais usados são os denominados de agulha ou de imersão que consistem de um tubo de aço dentro do qual gira uma massa excêntrica A agulha é fixada na extremidade de um tubo flexível que aloja um eixo também flexível que transmite o 157 movimento giratório à massa excêntrica A vibração resultante é transmitida ao concreto pela imersão da agulha tubo rígido sucessivamente em diversos pontos da massa do concreto O vibrador tem um certo raio de ação isto é ele consegue provocar o adensamento do concreto até uma certa distância de tal forma que selecionandose os pontos de colocação da agulha conseguese que toda a massa de concreto seja vibrada de maneira uniforme sem excesso nem deficiência Este raio de ação é função do diâmetro da agulha Existem algumas regras gerais que devem ser seguidas a vibração deve ser feita a uma profundidade não superior ao comprimento da agulha do vibrador as camadas devem ter espessuras máximas compreendidas entre 40 a 50cm as distâncias entre os pontos de aplicação do vibrador devem ser da ordem de 6 a 10 vezes o diâmetro da agulha aproximadamente 15 vezes o raio de ação é preferível vibrar por períodos curtos em pontos próximos a vibrar por muito tempo em pontos distantes a vibração deve ser evitada em pontos próximos às formas menos de 10cm A vibração da armadura também é um procedimento errôneo colocar a agulha na vertical mas quando não for possível inclinála até um ângulo máximo de 45o indroduzir a agulha na massa do concreto retirandoa lentamente para evitar a formação de buracos que se enchem de pasta O tempo de retirada da agulha pode estar compreendido entre 2 e 3 segundos até 10 a 15 segundos exigindose maiores tempos para concretos mais secos o excesso de vibração produz segregação do concreto ficando as partes inferiores com mais pedra e argamassa ou nata em excesso na superfície sempre que se estiver vibrando uma camada devese fazer com que a agulha atinja a camada subjacente para assegurar a ligação entre as duas o tempo de vibração depende de diversos fatores como frequência de vibração abatimento do concreto forma dos agregados e densidade da armadura Na prática quando o concreto tiver sido suficientemente vibrado a sua superfície tornase mais brilhante Quando lançado a superfície do concreto tem um aspecto áspero Um excesso de vibração faz com que inicialmente suba muita argamassa e depois começa e se formar nata que chega a respingar em torno da agulha Existem outros processos de adensamento mecânico Entre eles podese citar 158 Vibrador de forma É um vibrador que se fixa nas formas Possui bom desempenho Tem a desvantagem da pouca mobilidade e por isto mesmo é mais usado na indústria de pré moldados Vibrador de placa São vibradores especiais para lajes A vibração é transmitida para a massa do concreto por meio de uma placa de aço sobre a qual está montado o dispositivo vibratório A placa é arrastada sobre o concreto que deve ter sido espalhado previamente nas quantidades necessárias para depois do adensamento atingir a espessura pretendida Em geral o espalhamento pode ser feito por meio de sarrafeamento Réguas vibratórias São semelhantes aos vibradores de placa e com mesmas aplicações Constam de uma placa de 30 a 40cm de largura com um comprimento igual a largura da faixa do pavimento a ser executado em geral de 3 a 36m A régua é puxada por vários operadores por meio de um cabo de aço A ação da régua é semelhante a da placa com a diferença de que a primeira abrange toda a largura da faixa dando melhor condição para a obtenção de um perfil transversal regular Mesas vibratórias São mesas sobre as quais são colocadas peças de concreto a serem vibradas Geralmente são usadas em indústrias de prémoldados de pequeno e médio porte como blocos de concreto lajotas meiofios etc Centrifugação É um processo muito especial de adensamento usado em peças pré moldadas de seção transversal circular como tubos e postes Adensamento expontâneo Consiste em aplicar um concreto muito fluido que se auto adensa dispensando qualquer vibração necessitando as vezes uma pequena ajuda por meio de hastes É usado em casos especiais sob prescrições também especiais Revibração do concreto Consiste em se tornar a vibrar o concreto depois de passado algum tempo do lançamento e do primeiro adensamento Desde que executado de maneira correta aumenta a resistência do concreto além da vantagem de se obter uma correção das consequências da exudação isto é eliminação de bolsas de água presas durante a ascenção sob fragmentos de agregados e sob barras de armadura que prejudicam a resistência e a aderência g Cura Dáse o nome de cura ao conjunto de medidas com a finalidade de evitar a evaporação prematura da água necessária à hidratação do cimento que rege a pega e o seu endurecimento A NBR 6118 exige que a proteção se faça nos 7 primeiros dias contados do lançamento mas o ideal é que este período seja prolongado para 14 dias principalmente se o cimento utilizado no concreto for com adições As condições de umidade e temperatura principalmente nas primeiras idades têm importância muito grandes nas propriedades do concreto endurecido Algumas considerações merecem destaque 159 a cura úmida melhora as características finais do concreto o ensaio de corposdeprova saturados dá valores mais baixos que o ensaio a seco a cura com vapor dágua favorece o rápido endurecimento do concreto fazendo com que atinja com 25horas resistências equivalentes àquelas atingidas aos 28 dias de cura normal as condições de temperatura nos primeiros dias tem uma influência muito grande sobre as resistências finais do concreto As temperaturas favoráveis a uma boa cura situamse no intervalo de 15 a 35oC Temperaturas abaixo de 0oC são decididamente danosas ao concreto fresco Métodos de cura Irrigação ou aspersão de água Submersão Recobrimento sacos de cimento areiaetc Recobrimento com plásticos ou semelhantes Conservação das formas Impermeabilização por pinturas Aplicação de cloreto de cálcio 08 a 1 kgm2 Membranas de cura São emulsões aquosas ou soluções de produtos resinosos ou parafínicos que se rompem quando entram em contato com o meio alcalino depositandose uma fina película de resina ou parafina Normalmente se desintegram após 3 ou 4 semanas sendo facilmente removíveis por simples escovação 160 57 Aditivos para Argamassas e Concretos de Cimento Portland 571 Definição São denominados aditivos os produtos que adicionados em pequena quantidade a concretos e argamassas de cimento Portland modificam algumas de suas propriedades no sentido de melhor adequálas a determinadas condições A Norma Brasileira EB 1763 1992 classifica os aditivos para concreto nas seguintes classes Aditivo Plastificante Tipo P Produto que aumenta o índice de consistência do concreto mantida a quantidade de água de amassamento ou que possibilita a redução de no mínimo 6 da quantidade de água de amassamento para produzir um concreto com determinada consistência Aditivo Retardador Tipo R Produto que aumenta os tempos de início e fim de pega do concreto Aditivo Acelerador Tipo A Produto que diminui os tempos de início e fim de pega do concreto bem como acelera o desenvolvimento das suas resistências iniciais Aditivo Plastificante Retardador Tipo PR Produto que combina os efeitos dos aditivos plastificante e retardador Aditivo Plastificante Acelerador Tipo PA Produto que combina os efeitos dos aditivos plastificante e acelerador Aditivo Incorporador de Ar Tipo IAR Produto que incorpora pequenas bolhas de ar ao concreto Aditivo Superplastificante Tipo SP Produto que aumenta o índice de consistência do concreto mantida a quantidade de água de amassamento ou que possibilita a redução de no mínimo 12 da quantidade de água de amassamento para produzir um concreto com determinada consistência Aditivo Superplastificante Retardador Tipo SPR Produto que combina os efeitos dos aditivos superplastificante e retardador Aditivo Superplastificante Acelerador Tipo SPA Produto que combina os efeitos dos aditivos superplastificante e acelerador As propriedades do concreto contendo aditivo em exame devem ser analisadas comparativamente com às do concreto de referência igual proporcionamento de cimento e agregados e quantidade de água tal que leve à mesma consistência 51cm porém sem aditivo e devem atender aos os requisitos prescritos na EB17631992 Tabela 510 161 Tabela 510 Requisitos de desempenho dos aditivos Propriedades Tipos de Aditivos P R A PR PA IAR SP SPR SPA Redução de água mínima 6 6 6 12 12 12 no mínimo 100 100 100 100 10 0 100 Tempos de pega hmin Inicio não mais que 100 130 330 330 330 330 115 130 100 13 0 33 0 330 MB 2655 no mínimo 100 100 100 Fim não mais que 100 130 330 330 115 130 100 13 0 33 0 Exudação de água ASTM C 232 no máximo 20 Resist 12 h 150 à 3 dias 110 90 125 110 125 90 140 125 125 Comp 7 dias 110 90 100 110 110 90 125 125 125 28 dias 110 90 100 110 110 90 115 125 100 mínima 90 dias 110 90 90 110 100 90 110 110 100 MB3 180 dias 0pcional 100 100 100 M í n Resist à tração por comp 3 dias 100 90 110 100 100 90 110 110 120 i m a diam MB 212 ou tração 7 dias 100 90 100 100 100 90 100 100 110 ou tração por flexão MB3483 28 dias 100 90 90 100 100 90 100 100 100 Mudança de Comprimento 0030 máxima 135 135 135 135 135 135 135 135 135 NB 1401 0030 aum máximo 0010 0010 0010 0010 0010 0010 0010 0010 0010 Nota Estes valores referemse a concretos preparados com cimento Portland Comum Excluídos os aditivos incorporadores de ar tipo IAR todos os demais quando destinados a concretos sem ar incorporado não devem incorporar um teor de ar maior do que 30 Excluídos os aditivos incorporadores de ar tipo IAR todos os demais quando destinados a concretos com ar incorporado não devem incorporar um teor de ar maior do que 50 A seguir serão brevemente descritos os mecanismos de atuação dos principais tipos de aditivos 162 572 Principais tipos de aditivos a Plastificantes e Superplastificantes Redutores de água São elaborados a partir de algumas substâncias químicas tais como lignosulfonatos naftalenosulfonatos melaminas poliacrilatos e éteres policarboxílicos policarboxilatos Também possuem componentes secundários necessários para apurar suas características Melhoram a deformabilidade dos concretos frescos quando submetidos a um meio de compactação eliminando a formação dos flóculos provocados pelas forças de Van der Waal Esse efeito é consequência da mudança da carga elétrica ocorrida na superfície das partículas de cimento que passam a se repelir eletrostáticamente Com isso reduzem o coeficiente de atrito dinâmico entre a fase líquida e os materiais sólidos em suspensão Esta redução junto à característica tixotrópica do gel de cimento propriedade que todo gel tem de modificar sua viscosidade quando submetido à movimentação resulta na plasticidade Certas substâncias tensoativas são as responsáveis pela ação de tais aditivos Elas reduzem a tensão superficial da água fazando com que as moléculas de água tenham a menor coesão e portanto capacidade de aumentar sua superfície de contato maior molhabilidade e poder de penetração Aumentando a dispersão dos finos e acelerando a formação do gel de cimento estes aditivos reduzem o esforço de cisalhamento necessário para movimentar e deslizar as partículas ao se lançar e adensar a mistura O efeito dispersante além de disponibilizar mais água para o envolvimento dos grãos expõe maior superfície do cimento em contato com a água resultando em melhor hidratação A coesão entre a pasta de finos e os agregados também aumenta evitando a segregação Os tensoativos orgânicos têm a propriedade em maior ou menor escala de formarem pequenas bolhas de ar estáveis com diâmetro variando entre 001 e 025mm responsáveis também pela plastificação Esse efeito contudo pode gerar perda de resistência do concreto uma vez que aumenta a porosidade do concreto Emprego Plastificantes e Polifuncionais São utilizados em duas situações quando se deseja aumentar a trabalhabilidade de uma dada mistura aumento de fluidez ação plastificante ou quando se deseja aumentar a resistência mecânica sem aumentar o consumo de cimento ao reduzir a água de amassamento e manter a mesma trabalhabilidade No primeiro caso facilitam o bombeamento e adensamento melhoram o aspecto quando o concreto for aparente e aumentam ligeiramente a resistência por melhorarem a microestrutura da pasta cimentícea No segundo caso a introdução do aditivo visa basicamente a redução da relação águacimento sem a perda de abatimento Com isso aumenta substancialmente a resistência mecânica e durabilidade e reduz exudação e retração São mais eficientes em traços de que apresentam consumos de cimento razoáveis maiores que 300kgm3 Evitam o custo e os inconvenientes de aumentar o consumo de aglomerante alto calor de hidratação e alta retração para se chegar a um concreto melhor Quando usados com a função específica de plastificar mantendose a mesma quantidade de água indicada no traço chegase a trabalhabilidade que permite melhor adensamento evitando bicheiras e segregações mesmo em peças densamente armadas Quando usados como redutores permitem uma diminuição no consumo de água de até 15 e todas as vantagens inerentes a um concreto com relação ac baixa O aumento de resistência em torno de 20 possibilita desformas mais rápidas podendo ser 163 considerados neste aspectos como aceleradores de endurecimento A redução de água assegura igualmente um concreto coeso denso e pouco permeável sem fissuração O concreto aditivado com o plastificante tem aparência encorpada ao se tirar o Slump ensaio de abatimento do tronco de cone mas adensase facilmente quando vibrado Isto comprova as propriedades de lubrificação e tixotropismo por ele conferidas São os aditivos mais empregados por oferecerem um grande número de vantagens entre elas a redução do custo de produção do concreto para uma dada resistência e abatimento As dosagens recomendadas estão entre 03 e 05 em relação à massa de cimento No caso de polifuncionais uma categoria comercial de aditivos não definida ainda em norma brasileira as dosagens podem chegar a 08 Os polifuncionais são aditivos com propriedades intermediárias entre os plastificantes e superplastificantes Seu efeito de plastificação é um pouco mais acentuado devido ao maior teor empregado Essa diferença no teor máximo está associada ao efeito de retardamento no tempo de início de pega dos concretos que ocorre devido a presença de impurezas açucares na matéria prima Isto faz com que seja terminantemente proibida a sua redosagem para retomada da fluidez inicial Ambos apresentam um moderado efeito de perda de abatimento com o tempo 1 a 3cm por hora que é acentuado em temperaturas ambientes elevadas O momento mais favorável para a sua adição no concreto maior plastificação é de 2 a 10 minutos após a mistura prévia dos outros constituintes Superplastificantes Os superplastificantes são feitos à base de polímeros sintetizados e possuem basicamente as mesmas características dos plastificantes porém de maneira extremamente realçada São igualmente indicados para misturas relativamente ricas em cimento Ideais em casos de armadura densa bombeamento concreto aparente e de alta resistência ou também para evitar os efeitos negativos das altas dosagens de cimento As altas resistências atingidas possibilitam ainda desformas em prazos menores Permitem reduzir consideravelmente a relação águacimento ou ainda mantendoa inalterada transformar um concreto seco em fluído Em ambos os casos é necessária uma pequena alteração no traço aumentandose a proporção de areia ou de finos no traço em torno de 5 Com todas as características positivas trazidas por uma relação ac muito baixa a resistência pode chegar a valores em torno de 50 maiores do que a de um concreto similar não aditivado Mantendose a relação ac estabelecida na dosagem podese obter um concreto autonivelante que praticamente não exige vibração bastando apenas um ligeiro soqueamento nos cantos das formas para eliminar a ar carreado durante o lançamento São usualmente classificados em superplastificantes de primeira segunda e terceira geração Os de primeira geração são de base naftaleno sulfonatos São utilizados em teores entre 05 e 15 em relação à massa de cimento Teores próximos ao limite superior podem retardar o início de pega do concreto O efeito da fluidificação dura aproximadamente 35 minutos dependendo da temperatura e dosagem Caso necessário podese redosálo para voltar à fluidez inicial A adição de uma pequena porção de retardador pode prolongar sua vida útil para até 55 minutos sem praticamente alterar o tempo de pega Os de segunda geração são à base de melamina sulfonatos Possuem um desempenho ligeiramente maior que os de primeira geração e o custo é praticamente o dobro Os aditivos de terceira geração são aqueles a base de policarboxilatos Seu poder de plastificação é muito superior aos dos anteriores e o teor recomendado pelos fabricantes é de 05 a 08 São hoje considerados imprescindíveis no caso de concretos de alta 164 resistência e concretos autoadensáveis Possuem uma menor perda de abatimento em função do efeito de repulsão estérica o afastamento dos grãos é produzido por um efeito físico devido à presença das longas cadeias do aditivo adsorvidas nos grãos durante o período de dormência Seu custo é atualmente cerca de quatro vezes o dos aditivos de primeira geração Para qualquer tipo de superplastificante para se ter um tempo de trabalhabilidade maior aconselhase dosálo de 2 a 3 minutos antes do lançamento e posteriormente deixar a betoneira na rotação mais baixa possível evitando que a energia cinética desenvolvida venha a diminuir o tempo de fluidez Nos cimentos ricos em C3A como também ocorre nos plastificantes a perda do Slump é mais rápida e a redução de água é um pouco menor Os superfluidificantes geralmente não alteram o tempo de pega do concreto b Incorporadores de ar São substâncias ou produtos cuja função principal é produzir em concretos argamassas ou pastas um número elevado de finas bolhas de ar estáveis separadas entre sí e distribuidadas uniformenmente Os incorporadores podem ser formulados com várias matérias primas básicas ácido abiético alquilarisulfonatos sais de ácidos graxos etc São tensoativos iônicos orgânicos ou sintéticos caracterizados por cadeia longa de carbonos que reduzem a tensão superficial da água O caráter aniônico dos incorporadores leva à dispersão dos finos incluindo o cimento Fluidificam e plastificam fortemente graças a formação de grande quantidade de bolhas de ar que se repelem devido a cargas de igual polaridade atuando em suas superfícies O diâmetro das microbolhas geralmente inferior a 75m e a curva de incorporação de ar característica variam segundo a substância química empregada para a fabricação do produto O sistema de microbolhas é estável não se desfazendo facilmente mediante vibração convencional Estas microbolhas aderem às partículas sólidas implicando também numa redução na separação destas partículas com a água e consequentemente numa significativa diminuição da exudação A impermeabilidade do concreto é reforçada pelo fato do ar incorporado formar alvéolos não interligados ao longo dos capilares oriundos da evaporação da água Adições excessivas do aditivo não incorporam maior volume de ar do que sua característica química permite mas tornam o cimento hidrófobo podendo levalo à floculação Emprego Proporcionam aos concretos com baixo consumo de cimento maior plasticidade menor permeabilidade resistência aos ataques químicos de águas agressivas além de menor segregação e exsudação É utilizado em concretos massa barragens obras marítmas e de saneamento fábricas de blocos e peças de pavimentação etc Os incorpordores de ar suprem a deficiência de finos introduzindo no concreto minúsculas bolhas de ar estáveis e elasticamente deformáveis que só podem ser eliminadas mediante vibração muito intensa As microbolhas possuem curva granulométrica contínua cuja zona cobre a dos cimentos e das areias finas Elas permitem maior coesão entre os agregados e o cimento evitanto a segregação e exsudação durante o transporte e o lançamento As microbolhas geradas pelos incorporadores de ar são repelentes entre sí e quando duas delas se colidem durante a mistura não resultam em uma maior como ocorre nos concretos 165 sem aditivo Elas ainda diminuem a tensão superficial da água e assim facilitam o rolamento entre o cimento e os agregados conferindo ao concreto maior homogeneidade e plasticidade A plasticidade conferida permite reduzir a quantidade de água em até 15 sem prejudicar a trabalhabilidade original Geralmente para isso o traço precisa ser redosado diminuindose a proporção de areia Em linhas gerais 1 de ar incorporado equivale a uma redução de 25 de água e 20kg de areia fina por metro cúbico Visto fazerem a função de finos os incorporadores de ar possibilitam também reduzir até 20 do cimento que não têm a função de aglomerante e sim dos citados finos A diminuição da relação ac e o fato de não haver continuidade entre as bolhas de ar que por sua vez interrompem a rede de canalículos formados pela evaporação da água de amassamento ajudam a obtenção de um concreto impermeável Esta diminuição igualmente compensa em grande parte a redução da resistência mecânica devida à maior incorporação de ar Entretanto é sempre necessário controlar o volume de ar incorporado porque se maior que o préestabelecido pode levar a bruscas quedas das resistências dada a aproximação das bolhas Nas barragens os incorporadores permitem a confecção de concretos massa com baixo consumo de cimento até mesmo da ordem de 80kgm3 exigidos para evitar o surgimento de trincas durante o resfriamento da estrutura decorrentes do alto calor de hidratação e do diferencial térmico estabelecido entre os volumes de grandes dimensões Outra característica importante proporcionada pela incorporação de ar é a resistência do concreto ao ataque dos sulfatos principalmente do sulfato de magnésio contido na água do mar Reagindo com o hidróxido de cálcio liberado durante a hidratação do cimento ele forma a etringita que se expande levando à desintegração da peça As bolhas de ar formadas dão espaço a esta expansão tamponando a passagem de novas quantidades do agente agressivo e preservando a textura do concreto Fatores que influenciam o volume de ar incorporado Quantidade de finos no traço Acima de 300kgm3 incluindo o cimento a incorporação de ar é restrita por não haver espaço livre para a geração das bolhas Proporção de água na mistura Quanto mais seca menos ar é introduzido Temperatura Inversamente proporcional ao ar produzido Granulometria Uma distribuição granulométrica com mais vazios permite maior incorporação c Aceleradores Os aceleradores são aditivos que reduzem o tempo de início de pega eou a velocidade de endurecimento do concreto Os aceleradores mais eficazes são feitos à base de cloreto de cálcio Estes aditivos facilitam a dissolução da cal e da sílica nos silicatos e da alumina nos aluminatos Os aceleradores possíveis são os ânions fortes que aceleram a dissolução da cal ou os cátions fortes que aceleram a dissolução da alumina e da sílica Os aditivos mais utilizados para a aceleração da pega são aqueles a base de carbonatos ou aluminatos de sódio e potássio e sulfato de alumínio hidratado que atuam preponderantemente na reação do C3A Outros aceleram fortemente as reações iniciais de hidratação e endurecimento especialmente do C3S A proporção deste componente e o módulo de finura do cimento são diretamente proporcionais à velocidade de endurecimento O cloreto de cálcio devido à modificações impostas no processo de hidratação do C3S diminui a segregação do concreto Porém especialmente em dosagens superiores a 2 sobre o peso do cimento trazem riscos de corrosão para a armadura 166 Existem ainda aceleradores à base de formiato de cálcio trietanolamina e vários outros sais que agem com menos eficiência sobre a hidratação do C3S Emprego Aceleram o início e fim de pega e o desenvolvimento de altas resistências nas idades iniciais São empregados mesmo sob baixas temperaturas quando o concreto necessita ser solicitado a curto prazo Fundações pavimentações prémoldados canalizações chumbamentos reparos urgentes etc Reduzem o tempo de desforma e permitem o concreto resistir rapidamente a pressões hidrostáticas evitando o carreamento da pasta de cimento por água corrente Os aceleradores à base de cloretos são os mais ativos quando se trata de aceleração de endurecimento e têm inclusive a característica de reduzirem a água de amassamento principalmente em cimentos com menores teores de gesso A desforma de uma peça que normalmente seria feita em 7 dias pode ser realizada em apenas 3 dias por exemplo Porém este tipo de acelerador não pode ser empregado para concreto protendido devido à possibilidade de provocar corrosão intercristalina nos cabos submetidos à tensão Seu uso para concretos armados também sofre forte restrição Além disso quando utilizados exigem uma cura cuidadosa do concreto devido à intensidade do calor desenvolvido durante a hidratação Os aceleradores isentos de cloretos embora bem menos ativos podem ser empregados em qualquer tipo de concreto Substâncias como o silicato carbonato e aluminato de sódio e potássio são utilizadas na formulação de aceleradores de pega instantânea utilizados entre outras aplicações para concretos projetados em obras subterrâneas Por sua rápida ação não podem ser misturados no concreto em betoneiras Em todos os casos quanto maior o consumo de cimento do traço maior será a eficiência do acelerador Além disso provocam uma perda de resistência final se forem comparados concretos confeccionados com e sem aditivo Reduções de 10 a 40 são comuns e dependem fundamentalmente do tipo e teor de aditivo empregado Em alguns casos essa diferença já se manifesta a partir de idades bastante reduzidas 3 dias d Retardadores São constituidos de carboidratos monossacarídeos polissacarídeos ácidos hidrocarboxílicos etc bem como de produtos inorgânicos sais de chumbo boratos fosfatos etc Retardam a osmose de água das faces dos grãos de cimento agindo por defloculação e adsorção Assim dificultam e bloqueiam temporariamente a dissolução da cal dos silicatos e aluminatos precipitando em forma de hidróxidos menos solúveis do que o hidróxido de cálcio O retardamento devido ao envolvimento dos grãos de cimento por adsorção prolonga no tempo as reações de pega exotérmicas Facilitam a dissipação de calor evitando o surgimento de um forte gradiente de retração causa de microfissuração superficial Emprego Os retardadores têm a função de retardar da hidratação inicial dos grãos de cimento em particular dos aluminatos Também plastificam a mistura pois incluem certa porcentagem de plastificantes redutores de água em suas formulações 167 Representam um período maior no qual se pode transportar o concreto ou por outro lado conpensar os efeitos acelerantes das temperaturas elevadas Após a pega entretanto não interferem no processo de endurecimento Impedem o surgimento de juntas frias quando a concretagem é interrompida diante da movimentação das formas durante o lançamento em peças de difícil acesso e vibração ou no caso de grandes volumes de concreto evitando a retração diferencial O aumento da superfície de cimento em contato com a água provoca melhor hidratação resultando em maior volume de cristais e densidade Consequentemente registrase em comparação a um concreto padrão aumento da resistência mecânica nas idades maiores 90 dias menor permeabilidade e ausência de fissuração de origem térmica que ocorre quando da elevação da temperatura durante a pega é alta e repentina É importante saber que o efeito de retardamento cresce geométricamente com o aumento de dosagem mas que o efeito plastificante não acompanha este crescimento As superdosagens levam a uma retardação da alguns dias e a uma perda excessiva de água por evaporação Consequentemente surgirão fissuras esfarelamento superficial e queda de resistência se não for feita uma cura úmida ou química Em dosagens exageradas aproximadamente 1 sobre o peso do cimento a pega se dá após vários dias e o concreto se desistegrará ao serem removidas as formas Os cimentos pozolânicos e de altoforno por conterem menor teor de C3A necessitam de menor proporção de aditivo para provocar a mesma retardação de um cimento Portland comum Atualmente estão disponíveis no mercado aditivos que interrompem a hidratação do cimento por horas ou até dias dependendo da dosagem empregada Conhecidos normalmente por estabilizadores de hidratação são recomendados para situações onde o tempo de retardamento dos aditivos convencionais não é suficiente ou para o uso em sobras de concreto dos caminhões betoneiras para evitar seu descarte no meio ambiente A simples mistura com o concreto novo pode reativar a hidratação do concreto previamente aditivado ou em alguns casos pela adição de outros aditivos que neutralizam seu efeito e Impermeabilizantes Os ácidos graxos e emulsões produtos normalmente empregados nos impermeabilizantes tamponam e hidrofugam os poros das misturas Basicamente existem três tipos de impermeabilizantes Sais orgânicos em forma líquida pastosa ou em pó que reagem com a cal livre do cimento formando sais cálcicos insolúveis Geis orgânicos ou inorgânicos à base de emulsão constituidos de partículas globulares que após a quebra da emulsão no meio alcalino do cimento se aglutinam em presença de água reduzindo a seção dos capilares Materiais hidrófugos que se diferem daqueles do primeiro grupo apenas pela razão de já se apresentarem em sua forma final não reagindo com os componentes do cimento c Expansores Os aditivos expansores constituídos basicamente de aluminatos ou sulfoaluminatos Contém também plastificantes redutores de água em suas formulações Reagem com o hidróxido de cálcio liberado nas reações de hidratação do cimento e a água desprendendo hidrogênio que forma bolhas e provoca a expansão O redutor de água presente diminui a queda de resistência provocada pela expansão e facilita a introdução das argamassas de cimento em locais de difícil acesso 168 Emprego São empregados em injeções feitas com caldas e argamassas de cimento Portland Asseguram o preenchimento total dos vazios em locais de difícil acesso Têm larga utilização para ancoragem de equipamentos injeção para vedação de rochas e concretos injeções periféricas de anéis em túneis fixação de tubos em poços etc Também vêm sendo bastante empregados em encunhamentos evitando o surgimento de trincas nas junções alvenaria de tijoloconcreto Os expansores fluidificam a mistura diminuindo a exsudação e a sedimentação além de permitirem uma redução de água na faixa de 5 a 10 e uma expansão de até 6 na pasta A expansão é provocada por formadores de gás que liberam hidrogênio Agem durante a pega do cimento tendo entretanto o efeito colateral de reduzirem sua resistência mecânica Esta perda é parcialmente compensada pela redução de água alcançada Sendo a aplicação feita em local confinado a resistência permanece praticamente inalterada A intensidade da expansão depende da dosagem de aditivo composição do cimento e das características do inerte Ela se inicia cerca de 30 minutos após a mistura terminando algumas horas depois presentados na Tabela 1 m ac g kgm3 Resistência à compressão aos 28 dias MPa 4 032 2400 427 6 057 2350 323 8 078 2330 212 a Determine o consumo de materiais por m³ de concreto para produção de concreto armado tomando se como base as condições de contorno apresentadas abaixo Teor de argamassa a 50 fck MPa 18 Desvio Padrão de dosagem MPa 4 Ambiente de exposição Rural b Determine os tamanhos das padiolas de agregadomiúdo e agregado graúdo base 35cm x 45cm e a quantidade de sacos de cimento 25kg ou 50kg caso o concreto do item anterior seja produzido em obra empregandose uma betoneira cuja capacidade de produção é de 80 litros Massa específica do cimento kgdm3 303 Massa específica da areia kgdm3 271 Massa específica da brita kgdm3 269 Massa unitária do cimento kgdm3 148 Massa unitária da areia kgdm3 156 Massa unitária da Brita I kgdm3 144 Coeficiente de inchamento médio 140 Umidade da areia em obra no momento da concretagem 85 Trabalho de Dosagem de Concreto Método IPT EPUSP EDLAINE BALBINO DOS SANTOS 1 Você realizou um estudo de dosagem experimental Método IPTEPUSP e encontrou os dados Tabela 1 Resumo estudo de dosagem Método IPTEPUSP MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE CONSTRUÇÃO CIVIL CURSO DE ENGENHARIA CIVIL MCC22203 Prof Luciana M Calçada