Propriedades do Concreto - Trabalhabilidade, Consistência e Fatores Influenciadores

PROPRIEDADES DO CONCRETO Materiais de Construção I Prof ª Margareth Magalhães Trabalhabilidade A consistência traduz as propriedades intrínsecas da mistura fresca relacionada com a mobilidade da massa e a coesão entre os elementos componentes tendo em vista a uniformidade e a compacidade do concreto As operações de transporte lançamento e adensamento do concreto devem permitir a obtenção de uma massa homogênea e sem vazios A trabalhabilidade não é apenas uma característica inerente ao próprio concreto mas envolve também as considerações relativas à natureza da obra e aos métodos de execução adotados Outro aspecto que deve ser considerado no estudo da trabalhabilidade do concreto é a segregação A ausência de segregação é essencial para que se consiga a conveniente compacidade da mistura A segregação compreende a separação dos constituintes da mistura impedindo a obtenção de um concreto com características de uniformidade satisfatórias A segregação pode ocorrer também como resultado de uma vibração exagerada Um concreto em que isso venha a ocorrer será um concreto mais fraco e sem uniformidade Consistência Propriedade no estado fresco que determina a facilidade com que o material pode ser misturado transportado aplicado consolidado e acabado em uma condição homogênea Consistência Livro Materiais de Construção Civil OrganizadorEditor Geraldo C Isaia Consistência Caminhões betoneira SLUMP TEST Manômetro instalado na betoneira indica a pressão no interior do balão possibilitando assim a identificação aproximada do abatimento do concreto Concrebras Consistência Fatores que influenciam a trabalhabilidade do concreto Relação águamateriais secos Teor de argamassa Proporção entre cimento agregados1m Forma e textura dos agregados principalmente os graúdos Consistência Fator ac Pasta com ac 060 Para fck de 20 MPa Pasta com ac 050 Para fck de 30 MPa Pasta com ac 040 Para fck de 40 MPa Pasta com ac 030 Para fck de 60 MPa Massa específica e teor de ar incorporado Exsudação Exsudação é a tendência da água de amassamento de vir à superfície do concreto recém lançado Em consequência a parte superior do concreto tornase excessivamente unida produzindo um concreto poroso e menos resistente A água ao subir à superfície pode carregar partículas finas de cimento formando uma pasta que impede a ligação de novas camadas de material e deve ser removida cuidadosamente A exsudação pode ser controlada pelo proporcionamento adequado de um concreto trabalhável evitandose o emprego de água além do necessário Ás vezes corrigese a exsudação adicionandose grãos relativamente finos que compensam as deficiências dos agregados Exsudação A água de exsudação interna tende a se acumular no entorno das partículas dos agregados alongadas achatadas e grandes Nessas regiões a zona de transição na interface pastaagregado tende a ser fraca e com grande tendencia a micro fissuração Esse fenômeno é responsável pela ruptura por cisalhamento na superfície da partícula de agregado destacada na fotografia Segregação Tendência dos agregados graúdos se separarem da argamassa deixando o concreto não homogêneo cheio de vazios reduzindo a resistência mecânica Causas Falta de argamassa cimento areia e água Excesso de adensamento Traço ruim Excesso de água ou aditivos plastificantes Arremessar com pá o concreto a distancia Transportalo sobre as formas com o vibrador Queda sobre as formas altura superior a 25 m Peça com concreto segregado carência de argamassa PROPRIEDADES MECÂNICAS As principais propriedades mecânicas do concreto são resistência à compressão resistência à tração e módulo de elasticidade Essas propriedades são determinadas a partir de ensaios executados em condições específicas Geralmente os ensaios são realizados para controle da qualidade e atendimento às especificações Resistência à compressão Propriedades A B C ac 068 057 048 Abatimento mm 165 180 170 fc MPa 224 290 400 Resistência à compressão Comportamento tensãodeformação do concreto não é linear devido à propagação de microfissuras Ensaio de Resistência à compressão Dimensão do CP pelo menos 3 x diâmetro máximo do agregado graúdo NBR 57382015 Ensaio de Resistência à compressão Rc P π D² 4 NBR 57392007 NM 1011996 ASTM C 3904a carga de ensaio 045 015 MPas 015 a 035 MPas 025 005 MPas aproximação do valor da resistência 3 algarismos significativos 01 MPa 01 MPa Ensaio de Resistência à compressão Normas NBR5738 Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos e prismáticos Método de ensaio NBR5739 Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos de concreto Método de ensaio NBR12655 Preparo controle e recebimento NBR8953Concreto para fins estruturais Classificação por grupos de resistência Resistência à compressão Fatores que influenciam a resistência Resistência à tração Os conceitos relativos à resistência do concreto à tração direta fct são análogos aos expostos no item anterior para a resistência à compressão Portanto temse a resistência média do concreto à tração fctm valor obtido da média aritmética dos resultados e a resistência característica do concreto à tração fctk ou simplesmente ftk valor da resistência que tem 5 de probabilidade de não ser alcançado pelos resultados de um lote de concreto A diferença no estudo da tração encontrase nos tipos de ensaio Há três normalizados tração direta compressão diametral e tração na flexão Resistência à tração Ensaio de tração direta Neste ensaio considerado o de referência a resistência à tração direta fct é determinada aplicandose tração axial até a ruptura em corpos de prova de concreto simples A seção central é retangular com 9 cm por 15 cm e as extremidades são quadradas com 15 cm de lado Resistência à tração Ensaio de tração na compressão diametral spliting test É o ensaio mais utilizado por ser mais simples de ser executado e utilizar o mesmo corpo de prova cilíndrico do ensaio de compressão 15 cm por 30 cm Também é conhecido internacionalmente como Ensaio Brasileiro pois foi desenvolvido por Lobo Carneiro em 1943 Resistência à tração Ensaio de tração na compressão diametral spliting test Para a sua realização o corpo de prova cilíndrico é colocado com o eixo horizontal entre os pratos da máquina de ensaio e o contato entre o corpo de prova e os pratos deve ocorrer somente ao longo de duas geratrizes onde são colocadas tiras padronizadas de madeira diametralmente opostas sendo aplicada uma força até a ruptura do concreto por fendilhamento devido à tração indireta Resistência à tração Resistência à Tração por compressão diametral Resistência à tração indireta fctsp segundo a NBR 7222 Onde T resistência à tração por compressão diametral P carga de ruptura L comprimento D diâmetro da amostra Resistência à tração O valor da resistência à tração por compressão diametral fctsp encontrado neste ensaio é um pouco maior que o obtido no ensaio de tração direta Resistência à tração Ensaio de tração na flexão Para a realização deste ensaio um corpo de prova de seção prismática é submetido à flexão com carregamentos em duas seções simétricas até à ruptura Caso II Ruptura fora do terço central do comprimento do vão mas em não mais do que 5 do comprimento do vão Onde R módulo de ruptura P carga máxima indicada L comprimento do vão b largura e d altura do corpo de prova Caso I Ruptura no terço do comprimento do vão Resistência à tração O ensaio também é conhecido por carregamento nos terços pelo fato das seções carregadas se encontrarem nos terços do vão Analisando os diagramas de esforços solicitantes podese notar que na região de momento máximo temse cortante nula Portanto nesse trecho central ocorre flexão pura Os valores encontrados para a resistência à tração na flexão fctf são maiores que os encontrados nos ensaios descritos anteriormente tração direta e compressão diametral Resistência à tração Relações entre os resultados dos ensaios Como os resultados obtidos nos dois últimos ensaios são diferentes dos relativos ao ensaio de referência de tração direta há coeficientes de conversão Considerase a resistência à tração direta fct igual a 09 fctsp ou 07 fctf ou seja coeficientes de conversão 09 e 07 para os resultados de compressão diametral e de flexão respectivamente Na falta de ensaios as resistências à tração direta podem ser obtidas a partir da resistência à compressão fck Nessas equações as resistências são expressas em MPa Módulo de elasticidade Outro aspecto fundamental no projeto de estruturas de concreto consiste na relação entre as tensões e as deformações Sabese da Resistência dos Materiais que a relação entre tensão e deformação para determinados intervalos pode ser considerada linear Lei de Hooke ou seja σ Exε sendo σ a tensão ε a deformação específica e E o Módulo de Elasticidade ou Módulo de Deformação Longitudinal Módulo de elasticidade Tipos de módulos de elasticidade Módulo de elasticidade estático Módulo tangente Módulo secante Módulo cordal Módulo dinâmico de elasticidade Módulo de elasticidade rigidez à flexão Módulo de elasticidade Para o concreto a expressão do Módulo de Elasticidade é aplicada somente à parte retilínea da curva tensão versus deformação ou quando não existir uma parte retilínea a expressão é aplicada à tangente da curva na origem Desta forma é obtido o Módulo de Deformação Tangente Inicial Eci Módulo de elasticidade O módulo de deformação tangente inicial é obtido segundo ensaio descrito na NBR 8522 Concreto Determinação do módulo de deformação estática e diagrama tensãodeformação Quando não forem feitos ensaios e não existirem dados mais precisos sobre o concreto para a idade de referência de 28 dias podese estimar o valor do módulo de elasticidade inicial usando a expressão Módulo de elasticidade O Módulo de Elasticidade Secante Ecs a ser utilizado nas análises elásticas de projeto especialmente para determinação de esforços solicitantes e verificação de estados limites de serviço deve ser calculado pela expressão Na avaliação do comportamento de um elemento estrutural ou de uma seção transversal pode ser adotado um módulo de elasticidade único à tração e à compressão igual ao módulo de elasticidade secante Ecs O módulo de elasticidade transversal pode ser considerado Gc 04 Ecs Módulo de elasticidade Comportamento Elástico Módulo de elasticidade Fatores que afetam o módulo de elasticidade do concreto Estado de umidade dos corposdeprova e condições de carregamento Módulo de elasticidade da matriz da pasta de cimento Porosidade e composição da zona de transição na interface Módulo de elasticidade do agregado Fração volumétrica Porosidade Porosidade Parâmetros de ensaio Matriz da pasta de cimento Zona de Transição na interface Agregado Coeficiente de Poisson Quando uma força uniaxial é aplicada sobre uma peça de concreto resulta uma deformação longitudinal na direção da carga e simultaneamente uma deformação transversal com sinal contrário dentro do limite elástico A relação entre a deformação transversal e a longitudinal é denominada coeficiente de Poisson e indicada pela letra ʋ Para tensões de compressão menores que 05 fc e de tração menores que fct pode ser adotado ʋ 02 Eventualmente é necessário em cálculo de projeto de concreto porém é necessário para a análise estrutural de túneis barragens em arco e outras estruturas estaticamente indeterminadas O coeficiente é baixo em concreto de alta resistência e mais alto para concreto saturado e para concreto carregado dinamicamente