Componentes do Concreto: Análise e Classificação

Componentes do concreto Prof MSc Maiara Foiato email maiarafoiatounoescedubr Cimento Agregados Água Componentes básicos Adições reativas ou inertes Aditivos químicos Componentes usuais Materiais granulares geralmente inertes com dimensões características e propriedades adequadas ao uso na construção civil agregados Utilização dos agregados na engenharia Confecção de argamassas e concretos Base de pavimentação Em drenos Adição para melhoramento de solos Lastros de ferrovias Em gabiões muros de contenção Importância dos agregados TÉCNICOS Reduzem a retração Proporcionam maior resistência à abrasão Tem maior resistência mecânica que o aglomerante ECONÔMICOS Custo dos agregados custo do cimento Ocupam 70 a 80 do volume do concreto convencional Causada pelas reações de hidratação do cimento Classificação e terminologia ORIGEM Naturais são aqueles que podem ser utilizados de modo como são encontrados na natureza Podem passar por uma seleção ou lavagem Ex areia de rio seixo rolado pedregulho cascalho Artificiais são aqueles obtidos por processos industriais Ex areia artificial pó de predra argila expandida escória de alto forno Classificação e terminologia ORIGEM Britados submetidos ao processo de cominuição geralmente por processo de britagem para que possam adequar seu uso Ex pedra britada pedrisco pedregulho britado etc Reciclados que podem ser resíduos industriais granulares que tenham propriedades adequadas ao uso Ex entulho de construção Classificação e terminologia DIMENSÃO DOS GRÃOS NBR 7211 2019 Graúdo agregado cujos grãos passam na peneira de malha 75 mm e ficam retidos na peneira 475 mm Miúdo cujos os grãos passam na peneira 475 mm e ficam retidos na peneira 015 mm Ensaio de granulometria NBR 170542022 Agregados para concretos requisitos básicos DIMENSÕES DENOMINASE Comprimento distância entre dois planos que contenham a maior dimensão Largura o diâmetro de menor abertura circular na qual o agregado possa passar Espessura distância mínima entre dois planos paralelos que possam conter o agregado Agregados para concretos requisitos básicos QUANTO AS DIMENSÕES Normais todas as dimensões tem a mesma ordem de grandeza Cúbicos ou esféricos CL 2 LE 2 Lamelares quando há grande variação na ordem de grandeza de uma ou mais dimensões Alongados comprimento outras dimensões CL 2 e LE 2 Discóides ou quadráticos espessura outras dimensões CL 2 e LE2 Planos ou em forma de placas as três dimensões diferem muito CL 2 e LE 2 Agregados para concretos requisitos básicos ARESTA E CANTOS Angulosos apresentam arestas vivas e cantos angulosos Ex pedra britada Arredondados são arredondados sem arestas Para concretos fresco ou argamassa quanto mais arredondados os fragmentos melhor a trabalhabilidade Agregados para concretos requisitos básicos FORMA E TEXTURA a forma do agregado exerce grande influência sobre as propriedades das misturas Agregados de forma esférica ou cúbica favorecem o lançamento e adensamento do concreto enquanto que os de forma lamelar são prejudiciais Concretos executados com agregados de forma esférica ou cúbica em geral demandam menor quantidade de água para uma mesma trabalhabilidade que concretos com agregados lamelares Em relação à textura agregados com superfície áspera favorecem a aderência entre os grãos e a argamassa Agregados para concreto Especificação NBR 72112022 ATIVIDADE os agregados devem ser inertes ou seja não deve conter constituintes que reajam com compostos do cimento Esta reação conhecida como álcaliagregado ocorre entre alguns agregados naturais que apresentam sílica amorfa com os álcalis Na2O e K2O existente no cimento O resultado desta reação manifestase na forma de compostos expansivos movimentações diferenciais na estrutura fissurações e perda de resistência As normas NBR 15577 e suas partes determinam se um agregado é potencialmente reativo Agregados para concreto Especificação Agregados para concretos requisitos básicos RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO os agregados devem ter grãos com resistência superior à resistência da pasta sendo que em geral os agregados naturais atendem essa condição A determinação é feita a partir da extração de corpos de prova da rocha matriz e rompidos à compressão RESISTÊNCIA AO DESGASTE os agregados são responsáveis pela resistência ao desgaste Esta propriedade é verificada através da NBR 16974 Abrasão Los Angeles SUBSTÂNCIAS NOCIVAS os agregados devem ser isentos ou ter em limites préestabelecidos de substâncias consideradas nocivas Agregados para concretos requisitos básicos São elas Torrões de argila Os torrões podem estar presentes em agregados de mina têm pouca resistência absorvem água em excesso e quando desagregam originam vazios podendo ser expansivos Agregados para concretos requisitos básicos Material pulverulento partículas 0075 mm Podem atuar de duas formas uma recobrindo os grãos dos agregados prejudicando a aderência outra através da grande superfície específica aumentando a necessidade de água para uma mesma trabalhabilidade dos concretos ou argamassas Sua determinação é feita pela NBR 169732021 Agregado graúdo limite de 1 Agregados para concretos requisitos básicos Impurezas orgânicas são detritos em geral de origem vegetal húmus que exercem ação prejudicial sobre a pega e endurecimento além de poder prejudicar a aderência Pode envolver os grãos de areia formando película sobre eles impedindo total aderência entre cimento e as partículas do agregado A cor escura em agregados miúdos pode ser indicio de matéria orgânica Ensaio colorimétrico NBR NM 17053 Agregados para concretos requisitos básicos DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA Com muitos finos Maior consumo de água para mesma trabalhabilidade Sem finos maior exsudação ascensão da água e permeabilidade requer um aumento no teor de cimento Características dos agregados e sua importância Características dos agregados e sua importância Massa específica Composição granulométrica Forma Textura superficial Porosidade Composição mineralógica influência direta na resistência módulo de elasticidade e durabilidade Propriedades no estado fresco Propriedades no estado endurecido Características físicas Composição granulométrica Mostra a distribuição dos grãos que constitui o agregado geralmente é expressa em termos de porcentagens individuais e acumuladas retidas em cada uma das peneiras definidas pela NBR 170542022 Determinase a composição granulométrica Dimensão máxima característica e Módulo de finura Composição granulométrica A somatória das percentagens retidas acumuladas em massa de um agregado nas peneiras da série normal dividido por 100 é denominada módulo de finura MF O MF está relacionado com a área superficial do agregado e altera a área de molhagem para uma dada consistênciatrabalhbilidade Quanto menor o diâmetro das partículas maior a área específica e maior a quantidade de água para uma certa consistência Composição granulométrica A dimensão máxima característica DMC de um agregado equivale a abertura da malha em milímetros da peneira série normal ou intermediária à qual corresponde uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5 em massa A DMC deve ser compatível com as características das armaduras dimensões das peças a executar e equipamentos de concretagem sendo que a princípio quanto maior o diâmetro do agregado mais barato será o concreto A NBR 6118 estabelece os limites Peneiras da série normal e intermediária Série Normal mm Série Intermediária mm 75 63 50 375 315 25 19 125 95 63 475 236 118 06 03 015 Composição granulométrica Quantidade mínima por amostra Limites da distribuição granulométrica NBR 72112019 Agregado miúdo Limites da distribuição granulométrica Agregado miúdo 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 01 1 10 Retida Acumulada Diâmetro das Particulas mm Utilizável inferior Ótima Ótima Utilizável superior Amostra Limites da distribuição granulométrica Agregado miúdo Exercício O somatório de todas as massas não pode diferir mais de 03 da massa inicial Limites da composição granulométrica Agregado graúdo Limites da distribuição granulométrica Agregado graúdo 0 20 40 60 80 100 1 10 100 retida acumulada Abertura das peneiras mm Zonas granulométricas para graduação 475125 mínimo máximo Amostra 0 20 40 60 80 100 1 10 100 retida acumulada Abertura das peneiras mm Zonas granulométricas para graduação 9525 mínimo máximo Amostra 0 20 40 60 80 100 1 10 100 retida acumulada Abertura das peneiras mm Zonas granulométricas para graduação 19315 mínimo máximo Amostra peneira mm M1 M2 MÉDIAS peso retido g peso retido acumulad o g retida retida acumulada peso retido g peso retido acumulad o g retida retida acumulada média retida média acumulada 375 10 1000 1 1 9 900 1 1 1 1 25 173 2730 2 3 178 2680 2 3 2 3 19 205 4780 2 5 208 4760 2 5 2 5 125 7259 77370 73 77 7263 77390 73 77 73 77 95 2007 97440 20 97 2005 97440 20 97 20 97 475 253 99970 3 100 252 99960 3 100 3 100 fundo 05 100020 0 100 05 100010 0 100 0 100 massa da amostra 1 M1 g 10002 massa da amostra 2 M2 g 10001 módulo de finura 703 dimensão máxima característica 19 Limites da distribuição granulométrica Agregado graúdo Exercício Material pulverulento NBR 169732021 Determinação do teor de material pulverulento Secar a amostra em estufa 100C a 110C até massa constante aproximadamente 24 horas e registrar a massa A Lavar a amostra peneiras 118 e 0075 mm até que a água de lavagem fique clara comparandose visualmente a sua limpidez com uma água limpa Retornar todo o material retido nas peneiras e secar o agregado lavado em estufa por fim determinar a massa restante B Massa unitária Massa unitária com vazios NBR 169722021 É o quociente entre a massa de uma amostra e o seu volume aparente Considerase todos os vazios e espaços entre os grãos Volume volume total do recipiente que a amostra preenche A maioria dos agregados areia e pedregulho tem massa unitária entre 1500 a 1700 kgm³ e produzem os concretos chamados normais com 2400 kgm³ Leves argila expandida Pesados barita hematita ρap fracmar mrV kgm3 ext onde ρap ext é a massa unitária do agregado em quilogramas por metro cúbico mar ext é a massa do recipiente mais o agregado em quilogramas mr ext é a massa do recipiente vazio em quilogramas V ext é o volume do recipiente em metros cúbicos Massa específicadensidade É o quociente entre a massa de uma amostra e o volume ocupado pela própria amostra sem vazios entre os grãos agregados leves 2000 kgm3 agregados normais entre 2000 e 3000 kgm3 agregados pesados 3000 kgm3 Massa específica do agregado GRAÚDO NBR 169172021 Agregado graúdo Determinação da densidade e da absorção de água Colocar a amostra limpa após lavagem na peneira 475 mm no recipiente submergila em água em temperatura ambiente por um período de 24 h 4 Retirar a amostra da água e secar superficialmente Imediatamente após secar superficialmente pesar a amostra agregado saturado com superfície seca SSS mA Colocar a amostra no recipiente já submerso e pesar em água mB Secar a amostra a 105ºC até massa constante deixar esfriar em temperatura ambiente e pesar novamente mC Massa específicadensidade Massa específica densidade do agregado GRAÚDO NBR 169172021 Agregado graúdo Determinação da densidade e da absorção de água mA Massa específicadensidade NBR 169172021 Agregado graúdo Determinação da densidade e da absorção de água Massa específicadensidade NBR 169172021 Agregado graúdo Determinação da densidade e da absorção de água Massa específicadensidade Massa específica Massa específica densidade do agregado MIÚDO NBR 169162021 Agregado miúdo Determinação da densidade e da absorção de água Absorção e umidade superficial Teor de umidade de um agregado é importante para correção da proporção de água no traço A quantidade de água carregada pelos agregados influência diretamente na relação águacimento Classificação do agregado segundo teor de umidade Seco em estufa 100º C Seco ao ar Saturado com superfície seca SSS Saturado Absorção e umidade superficial Capacidade de absorção quantidade total de água para levar o agregado da condição de seca em estufa para SSS Valor médio 1 a 2 Agregado graúdo Rochas muito porosas 3 Umidade superficial quantidade de água presente no agregado além daquela requerida para alcançar a SSS Absorção O teor de umidade é definido pela relação entre a quantidade de água contida no agregado e a massa seca h Mh Ms Ms x 100 Onde Mh massa do agregado úmido Ms massa do agregado seco em estufa a 110 ºC h teor de umidade Mag massa de água Mh Ms Calculandose a massa de agregado úmido obtêmse Mh Ms 100 h100 Onde Mh massa do agregado úmido Ms massa do agregado seco h teor de umidade Inchamento Inchamento é o aumento do volume de uma determinada massa de agregado causado pelo aumento da umidade Os agregados miúdos têm grande capacidade de retenção de água A água absorvida provoca afastamento dos grãos influenciando na massa unitária do material O inchamento varia com a composição granulométrica sendo maior para areias mais finas Inchamento Inchamento Inchamento É definido como a relação entre o volume úmido e o volume seco de uma determinada amostra de areia Ci VhVs Vh volume úmido da amostra Vs volume seco da amostra A determinação do coeficiente de inchamento médio e umidade crítica é feita pelo método normalizado pela NBR 64672009 e sua determinação é extremamente importante para os casos de dosagem em volume Inchamento 0000 0328 0959 1743 2600 3387 4772 6455 8233 10723 Umidade h Coeficiente de inchamento VhVs 1000 1074 1146 1381 1611 1603 1673 1720 1739 1732 Eixo x umidade Eixo y coeficiente de inchamento DOSAGEM EM VOLUME Padiolas são recipientes feitos de madeira na própria obra que servem para fazer dosagem de concreto in loco Transformação de massa em volume Massa unitária volume altera com inchamento MASSA UNITÁRIA COEFICIENTE DE INCHAMENTO DOSAGEM EM VOLUME Exemplo Em uma obra está sendo utilizado o seguinte proporcionamento para o concreto 1 saco de cimento 50 kg 2 padiolas de areia de 35 x 45 x 27 cm 3 padiolas de brita de 35 x 45 x 22 cm e 20 L água Descreva o proporcionamento em massa a ser colocado na mistura conforme as condições de uso dos materiais o proporcionamento em massa seca com correção da água e o traço unitário sabendo que Cimento Areia Brita Massa unitária seca kgdm³ 155 14 Coef Inchamento 132 Umidade 5 00 Ci VhVs Massa unitária massavolume kgm³ ou gdm³ DOSAGEM EM VOLUME Areia V unitário úmido 2 35x45x27 85050 cm³ 8505 dm³ V unitário seco 8505 132 6443 dm³ Massa massa unitária x V unitário 155 x 6443 9987 kg Massa de água na areia 9987 x 005 499 kg Brita V unitário 3 35x45x27 10395 dm³ Massa massa unitária x V unitário 140 x 10395 14553 kg Ci VhVs Massa unitária massavolume kgm³ ou gdm³ DOSAGEM EM VOLUME Quantidades em massa dos materiais nas condições de uso cimento 50 kg areia 10489 kg brita 14553 kg água 20 kg Quantidades em massa seca correção da quantidade de água cimento 50 kg areia 9987 kg brita 14553 kg água 20 499 2499 kg Traço em massa 1 2 291 05