Propriedades do Concreto - 5ª Edição

AM Neville é consultor de engenharia civil Tem anos de experiência como professor pesquisador e consultor em engenharia civil e estrutural na Europa na América do Norte e no Extremo Oriente Foi presidente da Concrete Society vicepresidente da Royal Academy of Engineering diretor e vicechanceler da University of Dundee chefe do Departamento de Engenharia Civil da University of Leeds e reitor da University of Calgary Recebeu inúmeros prêmios e medalhas e é membro honorário do American Concrete Institute da British Concrete Society e do Instituto Brasileiro do Concreto N523p Neville A M Propriedades do concreto recurso eletrônico A M Neville tradução Ruy Alberto Cremonini 5 ed Porto Alegre Bookman 2016 Editado como livro impresso em 2016 ISBN 9788582603666 1 Engenharia civil 2 Material de construção Concreto I Título CDU 69132 Catalogação na publicação Poliana Sanchez de Araujo CRB 102094 AM NEVILLE PROPRIEDADES DO CONCRETO 5ª EDIÇÃO Tradução Ruy Alberto Cremonini Engenheiro Civil pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul Doutor em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo Versão impressa desta obra 2016 2016 Obra originalmente publicada sob o título Properties of Concrete Sth Edition ISBN 9780273755807 Copyright A M Neville 1963 1973 1975 1977 1982 1995 2011 This translation of Properties of Concrete Sth Edition is published by arrangement with Pearson Education Limited Gerente editorial Arysinha Jacques Affonso Colaboraram nesta edição Editora Maria Eduarda Fett Tabajara Capa Márcio Monticeli Imagem da capa thinkstockphotoscomlmooltfilm Abstract spiral staircase Preparação de originais Bruno Lippi Conceição Vieira e Frank Holbach Duarte Leitura final Lívia Allgayer Freitag Editoração Techbooks Reservados todos os direitos de publicação em língua portuguesa à BOOKMAN EDITORA LTDA uma empresa do GRUPO A EDUCAÇÃO SA Av Jerônimo de Ornelas 670 Santana 90040340 Porto Alegre RS Fone 51 30277000 Fax SI 30277070 Unidade São Paulo Av Embaixador Macedo Soares 10735 Pavilhão 5 Cond Espace Center Vila Anastácio 05095035 São Paulo SP Fone 11 36651100 Fax li 36671333 SAC 0800 7033444wwwgrupoacombr É proibida a duplicação ou reprodução deste volume no todo ou em parte sob quaisquer formas ou por quaisquer meios eletrônico mecânico gravação fotocópia distribuição na Web e outros sem permissão expressa da Editora IMPRESSO NO BRASIL P RINTED IN BRAZIL Agradecimentos Os direitos autorais das ilustrações e tabelas a seguir pertencem a Crown Devo agra decer ainda ao controlador do HM Stationery Office pela permissão para reproduzir as Figuras 25 32 315 316 41 725 811 1210 1239 143 1410 1412 1413 e 1414 e as Tabelas 29 38 39 84 1314 149 e 1410 As instituições a seguir disponibilizaram materiais de suas publicações para uso neste livro por isso lhes agradeço National Bureau of Standards Washington DC US Bureau of Reclamation American Society for Testing and Materiais ASTM Cement and Concrete Association Londres Portland Cement Association Skok ie Ilinóis National ReadyMixed Concrete Association Silver Spring Maryland American Ceramic Society American Concrete Institute Society of Chemical Industry Londres Institution of Civil Engineers Londres Institution of Structural Engineers Londres Swedish Cement and Concrete Research Institute Department of Energy Mines and Resources Ottawa Edward Arnold Editores Ltd Londres Reinhold Publishing Corporation Book Division Nova Iorque Butterworths Scientific Pub lications Londres Deutsches Institut für Normung eV Berlim Pergamon Press Oxford Martinus Nijhoff The Hague Civil Engineering Londres 11 Cemento Roma Deutscher Ausschuss für Stahlbeton Berlim Cement and Concrete Research University Park Pensilvânia Zement und Beton Viena Materiais and Structures RILEM Paris Bulletin du Ciment Wildegg Suíça American Society of Civil En gineers Nova York Magazine of Concrete Research Londres The Concrete Soci ety Crowthorne Darmstadt Concrete Darmstadt Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Paris British Ceramic Proceedings Stoke on Trent Concrete Londres As Tabelas BS 812 BS 882 e BS 5328 foram reproduzidas com a permissão da British Standards Institution 2 Park Street Londres WlA 2BS onde cópias das normas com pletas podem ser adquiridas O falecido professor J F Kirkaldy gentilmente cedeu os dados da Tabela 37 Os detalhes completos sobre as fontes podem ser encontrados no final de cada capítulo Os números de referência aparecem nas legendas das ilustrações e nos títulos das tabelas Sou grato aos meus vários clientes em especial àqueles cujas opiniões contrárias me permitiram compreender melhor o comportamento do concreto em serviço muitas vezes por meio da observação de seu mau comportamento vi Agradecimentos Ajuda muito considerável na busca por referências foi fornecida pela equipe da biblioteca da Institution of Civil Engineers e especialmente por Robert Thomas que foi incansável em rastrear as várias fontes Finalmente gostaria de deixar registado o enorme esforço e as realizações de Mary Hallam Neville em cimentar as fontes e referências em um manuscrito coeso que cul minou em um livro concreto Sem sua insistência uma palavra muito melhor do que importunação este livro poderia não ter sido finalizado antes do falecimento do autor Apresentação à edição brasileira Este importante compêndio e livro de referência sobre o nobre material concreto foi publicado no Brasil em sua última vez em 1997 Assim as novas gerações de engenhei ros não tiveram a oportunidade de dispor desta inestimável obra de consulta em língua portuguesa A Bookman Editora com a colaboração do Prof Dr Ruy Cremonini oportuna mente volta a colocar uma versão atualizada deste livro ao acesso da comunidade de engenharia civil do país Publicado em mais de 12 diferentes idiomas ao redor do mundo esta magnífica obra se encontra na quinta versão em inglês ampliada e atualizada à qual também corresponde esta edição em português O conhecimento sobre o comportamento do concreto é dinâmico e requer atua lização permanente Desde o final do século XIX os descobridores e detentores das patentes de concreto armado como Monier Wayss e outros perceberam a necessidade e a importância de uma bibliografia atualizada e consistente sobre o material François Hennebique que em 1892 patenteou o sistema de projetar e construir edifícios com estrutura de concreto armado também lançou em 1896 o periódico Béton Armé que se constituiu em um dos mais importantes veículos de disseminação do conhecimento técnico e científico sobre concreto Completando pouco mais de um século de existência o concreto hoje é o material industrial mais consumido pela humanidade Chegou 100 anos depois do aço para as estruturas e milênios após a alvenaria cerâmica a rocha e a madeira Contudo sua versatilidade sua facilidade de aplicação seu preço sua produtividade e sua durabili dade o tornaram o material de construção mais apropriado ao emprego na melhoria da qualidade de vida dos povos é fundamental na construção de portos rodovias pontes edifícios e reservatórios participando em praticamente todas as construções atuais des de as fundações até as coberturas O mais incrível é que o concreto como material requer constante atualização de conhecimento pois se trata ainda de um material em evolução constante que tem sido objeto de pesquisas e patentes de novos processos construtivos como concreto pro jetado concreto bombeado com fibras autoadensável concreto de altas resistências e de alto desempenho concreto decorativo concreto durável concreto prémoldado concreto por extrusão protendido injetado concreto para estacas hélice e para outros processos ainda mais específicos viii Apresentação à edição brasileira Apresentar este material evolutivo de uma forma concisa técnica e com fundamen tos científicos é o maior mérito desta original e extraordinária obra de Adam Neville Com sua inigualável experiência de quatro vitoriosas edições best sellers e seu sólido conhecimento do concreto conquistado ao longo de 40 anos de pesquisas e estudos sistemáticos é o preceptor mais adequado à compilação e à divulgação desse saber Esta edição inclui novos capítulos com análise das recentes composições dos con cretos incorporando adições e outros insumos bem como considerável descrição dos mecanismos de deterioração precoce chamando atenção para a importância da profi laxia com objetivo de evitar problemas patológicos Descreve com maestria e destreza os métodos de ensaio e as normas de classificação especificação e procedimentos de adequado uso do concreto em diferentes estruturas com referências à normatização brasileira graças à contribuição competente do tradutor O resultado não poderia ser diferente renovando e atualizando de forma consisten te o conhecimento dos concretos e apresentando de forma clara os conceitos e princí pios para o bom entendimento e uso desse vantajoso material em estruturas Constitui uma obra de consulta obrigatória da engenharia de concreto do país que pode agora dispor de um livro completo sobre concreto uma verdadeira enciclopédia de referência atualizada e segura para consultores projetistas construtores tecnologis tas gerenciadores e laboratórios de controle e ensaios Paulo Helene Professor Titular da Universidade de São Paulo Diretor da PHD Engenharia Prefácio da quinta edição Esta edição conserva a forma a organização e o estilo das anteriores A razão é pre servar o que fez desta obra um sucesso indiscutível até 2011 mais de meio milhão de exemplares foram vendidos incluindo a edição original e as mais de 12 traduções Com o passar dos anos as normas são alteradas canceladas e substituídas Daí a necessidade da atualização um livro técnico como Propriedades do Concreto que pode ser realizada por meio de pequenas alterações em novas impressões de uma edição exis tente como foi feito nas 14 reimpressões da quarta edição que eu esperava que fosse a última Tratase da mesma situação das normas americanas a ASTM possui rigorosa política de revisões periódicas confirmação e substituição Por outro lado a situação das normas britânicas é mais complexa Atualmente existem algumas normas britânicas novas citadas também como normas europeias designadas como BS EN Algumas normas britânicas tradicionais denominadas BS continuam em vigor Em outros casos as normas britânicas são consideras como ob soletas em obsolescência e também correntes superadas Tudo isso é muito confuso mas talvez seja uma inevitável consequência da gradual introdução de novas normas que não substituem as anteriores nas mesmas condições Eu mantive por meio de tabelas e parâmetros informação de diversas normas bri tânicas antigas mesmo as que foram canceladas visto que contribuem para o conheci mento do que é importante ao entendimento de uma propriedade relevante Acredito que essa abordagem é fundamental em um livro científico de caráter enciclopédico Isso é fundamental já que uma série de novas normas BS EN prescreve como avaliar uma determinada propriedade do concreto apresenta o resultado mas nada diz sobre sua interpretação Um procedimento assim não contribui para o conhecimento do que é importante muito menos para o entendimento de propriedades relevantes As novas normas foram introduzidas nesta edição de Propriedades do Concreto com o objetivo de informar ao leitor sobre o procedimento ou fundamentos dos en saios Entretanto dada à continuada evolução das normas para um uso específico o leitor deve respeitar o texto das normas vigentes e obedecêlas rigorosamente Afinal este livro não objetiva ser um manual muito menos um livro de receitas N de RT Na versão brasileira desta obra tomouse o cuidado de citar sempre que possível e pertinente as normas brasileiras vigentes Ao final da obra o leitor pode ter acesso a uma relação de todas as normas incluídas na obra x Prefácio da quinta edição Além disso não foram excluídas as referências às publicações anteriores Adotei esse procedimento por duas razões Em primeiro lugar esta é uma nova edição de um livro bemsucedido não um novo livro Em segundo lugar as referências anteriores contêm o desenvolvimento de nosso conhecimento muito do qual fundamental Por outro lado vários artigos recentes contêm detalhes de um comportamento específico em condições específicas e pouco contribuem para o conjunto de conhecimento capaz de gerar uma generalização Pode ser um reflexo de minha idade mas em minha opinião o valioso conjunto de conhecimento necessário a projetistas empreiteiros e fornecedores não é muito enrique cido por um artigo elaborado por seis pessoas sem qualquer coordenação ou generali zação Nem são de interesse à comunidade como um todo os artigos que descrevem o comportamento do concreto com a adição de cinza volante proveniente de uma única fonte Nesses casos o principal benefício é comercial ou pessoal Esta edição contém alguns tópicos adicionais formação de etringita tardia agre gado reciclado de concreto concreto autoadensável ataque de sulfatos por taumasita e é claro acréscimos e modificações de vários tópicos Não inclui o tema sustentabilidade que parece ser a moda da década Em mi nha opinião se a sustentabilidade do concreto como um material distinto de uma estrutura produzida com concreto for a garantia da durabilidade então é claro que esse tema é de extrema importância Por isso os Capítulos 10 e 11 são dedicados à durabilidade do concreto No entanto durabilidade não significa a maior vida útil possível O que deve ser buscado é uma vida útil desejada e isso é determinado pela função da estrutura Um quiosque de jardim está em um extremo da escala e uma grande ponte ou barragem no outro Obras residenciais são um bom exemplo de como as necessidades sociais mudam com o tempo elevadores ou banheiros por exemplo Da mesma forma escritórios podem ter plantas livres ou podem ser formados por diversas salas separadas Onde existe uma alteração do uso o antigo estilo pode ser uma desvantagem visto que uma modificação da estrutura pode ser mais dispendiosa do que a demolição e um novo projeto O custo inicial maior por uma estrutura mais cara é em primeiro lugar antieconômica e pode desestimular a construção Esses temas entretanto estão fora do escopo deste livro Assim se eu não mostro entusiasmo pela sustentabilidade não é devido à minha ignorância Ao escrever a quinta edição e em especial ao incluir referências às novas normas recebi grande ajuda de Robert Thomas Gerente da Biblioteca e Serviços de Informa ções da Institution of Structural Engineers de Rose Marney gerente de biblioteca e de Debra Francis bibliotecária do Institution of Civil Engineers Agradeço profundamen te sua colaboração excepcionalmente eficiente e cordial Sou grato a Simon Lake pelo trato dos aspectos gerenciais da quinta edição e a Pa trick Bond Robert Sykes e Helen Leech pela atenção aos aspectos da produção do livro E como sempre eu tenho que agradecer profundamente minha colaboradora téc nica e crítica severa de toda vida ou seja minha esposa Dra Mary Neville Desejo ao leitor bom concreto e estruturas de concreto duráveis AMN Londres 2011 Prefácio O concreto e o aço são os dois materiais estruturais mais comuns Algumas vezes complementamse outras competem entre si já que estruturas de mesmo tipo e mes ma função podem ser construídas com qualquer um deles Apesar disso o engenheiro frequentemente conhece menos sobre o concreto que é utilizado na estrutura do que sobre o aço O aço é produzido em condições rigorosamente controladas Suas propriedades são verificadas em um laboratório e apresentadas em um certificado do produtor Dessa forma o projetista estrutural somente precisa especificar o aço que atenda às normas relevantes e o controle do engenheiro da obra é limitado à mão de obra para a realiza ção das conexões entre os elementos estruturais A situação é totalmente diferente em um canteiro de obras de um edifício execu tado em concreto É verdade que a qualidade do cimento é assim como a do aço asse gurada pelo fabricante e garantindo que materiais cimentícios adequados tenham sido selecionados dificilmente o cimento é causa de falhas em uma estrutura de concreto Entretanto o material de construção é o concreto não o cimento Os elementos estrutu rais normalmente são produzidos em canteiro e sua qualidade depende de forma quase exclusiva da mão de obra de produção e lançamento do concreto Portanto a disparidade entre os métodos de produção do aço e do concreto é evi dente assim como a importância do controle de qualidade dos trabalhos em concreto no canteiro Além disso como os profissionais responsáveis pelo trabalho com concreto concreteiros ainda não têm o treinamento e a tradição de algumas outras profissões relacionadas à construção a supervisão do engenheiro no canteiro é essencial Esses fatos devem ser lembrados pelo projetista estrutural já que um projeto meticuloso e bem detalhado pode ser facilmente prejudicado caso as propriedades do concreto real sejam diferentes das consideradas nos cálculos estruturais Um projeto estrutural será tão bom quanto os materiais utilizados Apesar do exposto anteriormente não se deve concluir que produzir um bom con creto é difícil O mau concreto com frequência um material de consistência inadequa da com falhas quando endurecido e massa não homogênea é produzido simplesmente pela mistura de cimento agregados e água De modo surpreendente os ingredientes de um bom concreto são exatamente os mesmos sendo somente o knowhow amparado pelo entendimento o responsável por essa diferença xii Prefácio O que é então um bom concreto Existem dois critérios o concreto deve ser satis fatório tanto quando endurecido quanto no estado fresco enquanto transportado da betoneira e lançado nas fôrmas No estado fresco é imprescindível que a consistência da mistura permita que o concreto possa ser adensado pelos meios desejados sem es forço excessivo e também que a mistura tenha coesão suficiente para que os meios de transporte e de lançamento adotados não produzam segregação com a consequente falta de homogeneidade do produto final Já no estado endurecido as principais exi gências são uma resistência à compressão satisfatória e uma durabilidade adequada Tudo isso é válido desde a primeira edição deste livro em 1963 Em suas três edi ções e 12 traduções Propriedades do Concreto parece ter atendido aos envolvidos com concreto e hoje continua sendo a referência de construção mais importante e difundi da Entretanto alterações significativas no conhecimento e na prática ocorreram nos últimos anos razão pela qual foi necessário escrever a quarta edição A extensão dessas alterações foi tal que um simples ajuste não era apropriado com exceção do núcleo este é portanto um novo livro Sua abrangência foi bastante ampliada e fornece uma visão abrangente e detalhada do concreto como material de construção Entretanto não houve mudanças pro forma simplesmente A forma o estilo a abordagem e a orga nização do material das edições anteriores foram mantidas de modo que os leitores que estejam familiarizados com elas não tenham dificuldades em encontrar seu caminho no novo livro A quarta edição contém bastante material novo sobre materiais cimentícios alguns dos quais eram pouco utilizados no passado quando utilizados O conhecimento desses materiais deve hoje ser parte da bagagem do engenheiro A durabilidade do concreto sob diversas condições de exposição incluindo a carbonatação e reação álcalisilica foi abordada de modo aprofundado Em especial é discutido o comportamento do concre to sob as condições extremas das áreas litorâneas de regiões quentes do mundo onde o negócio da construção tem encontrado terreno fecundo Outros novos tópicos são concreto de alto desempenho aditivos recentes concreto em condições criogênicas e propriedades da região de interface entre o agregado e a matriz entre outros Devo admitir que o tratamento dos diversos materiais cimentícios representa um enorme desafio Um grande número de artigos sobre esses materiais e alguns outros temas foi publicado nos anos 1980 com continuidade nos anos 1990 Muitos artigos são valiosos para elucidar o comportamento dos diversos materiais e suas influências nas propriedades do concreto Muitos outros entretanto relatam pesquisas de inter pretação restrita que descrevem a influência de um único parâmetro com as demais condições mantidas de forma irreal constantes Em algumas ocasiões esquecese de que em uma mistura de concreto não é possível alterar um componente sem modificar alguma outra propriedade da mistura Conclusões a partir dessas pesquisas fragmentadas são na melhor das hipóteses dificeis e na pior perigosas Não há mais necessidade desses projetos de pesquisa meno res cada um somando como uma publicação no currículo do autor Também não são necessárias sucessões intermináveis de formulações cada uma derivada de um pequeno número de dados Algumas análises aparentemente impressionantes mostram uma ex celente correlação com dados experimentais interpretados à luz do conjunto de dados que originaram as expressões originalmente deduzidas essa correlação não é surpresa Entretanto não deve causar surpresa se essas expressões falharem quando utilizadas Prefácio xiii para a previsão do comportamento em circunstâncias não consideradas onde existam fatores ignorados na análise original Um comentário adicional pode ser feito sobre as influências determinadas por análise estatística de diversos fatores no comportamento do concreto Embora o uso da estatística na avaliação dos resultados dos ensaios e no estabelecimento de correlações seja válido e frequentemente essencial uma relação estatística isolada sem uma expli cação fisica não é uma base sólida para afirmar a existência de uma relação verdadeira entre dois ou mais fatores Da mesma forma a extrapolação de uma correlação válida não deve ser automaticamente aceita como válida Isso é óbvio mas às vezes é negligen ciado por um autor entusiasmado que tenha a impressão que descobriu uma regra Já que devem ser consideradas as pesquisas disponíveis há pouco valor em reunir uma massa de resultados de trabalhos ou apresentar uma revisão geral de cada tópico da pesquisa Em vez disso este livro integra os diversos tópicos de modo a mostrar sua interdependência na produção e na utilização do concreto O entendimento dos fenômenos fisicos e químicos envolvidos é a base para enfrentar o desconhecido ao contrário da abordagem de aproveitar evidências de experiências anteriores que so mente funcionarão de forma restrita e que em algumas situações podem resultar em uma catástrofe O concreto é um material tolerante mas falhas evitáveis na seleção e no proporcionamento dos componentes da mistura devem ser evitadas Deve ser lembrado que as diversas misturas de concreto usadas hoje são deriva das e desenvolvidas a partir do concreto tradicional de modo que o conhecimento das propriedades básicas do concreto continua sendo essencial Em função disso grande parte deste livro é dedicada a esses fundamentos O trabalho original dos pioneiros do conhecimento sobre o concreto que explica o comportamento básico do material de forma científica e as referências clássicas foram mantidos eles nos possibilitam ter uma perspectiva de nosso conhecimento O objetivo final deste livro é facilitar a obtenção de melhores construções em con creto Para alcançar isso é necessário entender dominar e controlar o comportamento do concreto não somente em laboratório mas também em estruturas reais Nesse as pecto um autor com experiência estrutural leva vantagem Além do mais a experiência em construção e em pesquisa sobre a falta de durabilidade e serviceabilidade foram exploradas Este livro foi escrito ao longo de todo um ano portanto apresenta uma explica ção consolidada do comportamento do concreto em vez de uma série de capítulos um tanto desconexos Essa coesão pode ser benéfica aos leitores que frequentemente são obrigados a consultar coletâneas ou artigos desconexos em um livro Em um volume único não é possível cobrir todo o campo do concreto materiais especializados como concreto reforçado com fibras concreto polimérico ou concreto sulfuroso embora úteis não foram abordados Inevitavelmente um autor seleciona o que considera mais importante ou mais interessante ou simplesmente o que conhece mais mesmo que o escopo de seu conhecimento aumente com a idade e a experiência A ênfase deste livro é na visão integrada das propriedades do concreto e nas razões cien tíficas fundamentais já que citando Henri Poincaré um acúmulo de fatos não é mais ciência do que um monte de pedras é uma casa AMN Esta página foi deixada em branco intencionalmente Sumário 1 Cimento Portland 1 Histórico Fabricação do cimento Portland 2 Composição química do cimento Portland 8 Hidratação do cimento 13 Silicatos de cálcio hidratados 14 Aluminato tricálcico hidratado e a ação do sulfato de cálcio 17 Pega 19 Falsa pega 20 Finura do cimento 20 Estrutura do cimento hidratado 26 Volume dos produtos de hidratação 26 Poros capilares 32 Poros de gel 33 Resistência mecânica do gel de cimento 34 Água retida na pasta de cimento hidratada 36 Calor de hidratação do cimento 37 Influência do teor de compostos nas propriedades do cimento 41 Efeito dos álcalis 46 Efeitos da fase vítrea no clínquer 48 Ensaios de propriedades do cimento 49 Consistência da pasta normal 49 Tempo de pega 50 Expansibilidade 51 Resistência do cimento 53 Referências 57 2 Materiais cimentícios 62 Classificação dos materiais cimentfcios 62 Tipos de cimento 66 Cimento Portland comum 69 Cimento Portland de alta resistência inicial 71 Cimentos Portland de alta resistência inicial especiais 73 xvi Sumário Cimento Portland de baixo calor de hidratação Cimento Portland resistente a sulfatos Cimento Portland branco e pigmentos Cimento Portland de altoforno Cimento supersulfatado Pozolanas Sílica ativa Fílers Outros cimentos Escolha do cimento a utilizar Cimento de elevado teor de alumina Conversão do cimento de elevado teor de alumina Propriedades refratárias do cimento de elevado teor de alumina Referências 3 Propriedades dos agregados Classificação geral dos agregados Classificação dos agregados naturais Amostragem Forma e textura das partículas Aderência do agregado Resistência do agregado Outras propriedades mecânicas dos agregados Massa específica Massa unitária Porosidade e absorção do agregado Teor de um idade do agregado Inchamento do agregado miúdo Substâncias deletérias nos agregados Impurezas orgânicas Argila e outros materiais finos Contaminação por sais Partículas instáveis Estabilidade de volume do agregado Reação álcalisílica Ensaios para a verificação da reatividade do agregado Reação álcalicarbonato Propriedades térmicas do agregado Análise granulométrica Curvas granulométricas Módulo de finura Requisitos de granulometria Granulometrias práticas Granulometria de agregados miúdos e graúdos Agregados grandes e pequenos Granulometria descontínua Dimensão máxima do agregado 76 77 78 81 84 85 89 90 91 93 94 98 105 107 111 111 113 115 117 123 124 127 130 132 133 137 140 142 142 143 145 145 148 150 151 153 154 155 158 162 162 170 172 175 178 180 Pedras de mão Manuseio do agregado Agregados especiais Agregado reciclado de concreto Referências 4 Concreto fresco Qualidade da água de amassamento Massa específica do concreto fresco Definição de trabalhabilidade A necessidade de trabalhabilidade suficiente Fatores que afetam a trabalhabilidade Medida da trabalhabilidade Abatimento de tronco de cone Ensaio do fator de compactação Ensaio de fluidez da ASTM Ensaio de remoldagem Ensaio Vebe Ensaio da mesa de espalhamento Ensaio de penetração de bola e ensaio de adensabilidade Ensaio K de Nasser Ensaio dos dois pontos Ensaio Tattersall Comparação dos ensaios Tempo de enrijecimento do concreto Efeito do tempo e da temperatura na trabalhabilidade Segregação Exsudação A mistura do concreto Betoneiras Uniformidade da mistura Tempo de mistura Mistura manual Concreto dosado em central Redosagem de água Concreto bombeado Bombas de concreto Uso do bombeamento Requisitos para o concreto bombeado Bombeamento de concreto com agregado leve Concreto projetado Concretagem submersa Concreto com agregado précolocado Vibração do concreto Vibradores internos Vibradores externos Mesas vibratórias Outros vibradores Sumário xvii 183 183 184 184 186 190 190 193 194 195 196 198 198 201 203 203 203 205 206 207 208 208 212 212 214 216 218 219 221 222 225 226 228 229 230 231 232 236 236 239 240 241 242 243 243 244 xviii Sumário Revibração Concreto tratado a vácuo Fôrmas drenantes Análise do concreto fresco Concreto autoadensável Referências 5 Aditivos Benefícios dos aditivos Tipos de aditivos Aditivos aceleradores Aditivos retardadores Aditivos redutores de água Superplastificantes Natureza dos superplastificantes Efeitos dos superplastificantes Dosagem de superplastificantes Perda de trabalhabilidade Compatibilidade cimentosuperplastificante O uso dos superplastificantes Aditivos especiais Aditivos impermeabilizantes Aditivos bactericidas e similares Observações sobre o uso de aditivos Referências 6 Resistência do concreto Relação águacimento Água efetiva na mistura Relação gelespaço Porosidade Compactos de cimento Influência das propriedades do agregado graúdo na resistência Influência da relação agregadocimento na resistência Natureza da resistência do concreto Resistência à tração Fissuração e ruptura na compressão Ruptura sob estado múltiplo de tensões M icrofissuração Interface agregadopasta de cimento Efeito da idade na resistência do concreto Maturidade do concreto Relação entre as resistências à compressão e à tração Aderência entre o concreto e a armadura Referências 245 246 248 248 250 251 257 257 257 259 264 267 270 271 271 274 275 277 278 278 279 280 280 281 285 285 289 290 293 300 300 303 305 305 307 309 314 316 318 320 324 327 327 7 Outras características do concreto endurecido Cura do concreto Métodos de cura Ensaios em agentes de cura Duração da cura Colmatação autógena Variabilidade da resistência do cimento Variações das propriedades do cimento Fadiga do concreto Resistência ao impacto Propriedades elétricas do concreto Propriedades acústicas Referências 8 Efeitos da temperatura no concreto Influência da temperatura inicial na resistência do concreto Cura a vapor à pressão atmosférica Cura a vapor à alta pressão autoclavagem Outros métodos de cura térmica Propriedades térmicas do concreto Condutividade térmica Difusividade térmica Calor específico Coeficiente de dilatação térmica Resistência do concreto a altas temperaturas e ao fogo Módulo de elasticidade do concreto a altas temperaturas Comportamento do concreto ao fogo Resistência do concreto a temperaturas muito baixas Concreto massa Concretagem em tempo quente Concretagem em tempo frio Operações de concretagem Referências 9 Elasticidade retração e fluência Relação tensãodeformação e módulo de elasticidade Expressões para a curva tensãodeformação Expressões para o módulo de elasticidade Módulo de elasticidade dinâmico Coeficiente de Poisson Variações de volume nas primeiras idades Retração autógena Expansão Sumário xix 334 334 339 343 343 344 345 348 351 360 363 367 370 375 375 382 386 390 390 391 392 394 394 401 404 404 407 410 415 418 420 423 429 429 434 435 437 438 440 442 443 xx Sumário Retração por secagem Mecanismo de retração Fatores que influenciam a retração Influência da cura e das condições de conservação Previsão da retração Retração diferencial Fissuração induzida pela retração Movimentação de um idade Retração por carbonatação Compensação da retração pelo uso de cimentos expansivas Tipos de cimentos expansivos Concreto com retração compensada Fluência do concreto Fatores que influenciam a fluência Influência da tensão e da resistência Influência das propriedades do cimento Influência da umidade relativa do ambiente Outras influências Relação entre a fluência e o tempo Natureza da fluência Efeitos da fluência Referências 1 O Durabilidade do concreto Causas da durabilidade inadequada Transporte de fluidos no concreto Influência do sistema de poros Escoamento difusão e sorção Coeficiente de permeabilidade Difusão Coeficiente de difusão Difusão através do ar e da água Absorção Ensaios de absorção superficial Sortividade Permeabilidade do concreto à água Ensaios de permeabilidade Ensaio de penetração à água Permeabilidade ao ar e ao vapor Carbonatação Efeitos da carbonatação Velocidade de carbonatação Fatores que influenciam a carbonatação Carbonatação de concretos com cimentos compostos Medida da carbonatação Aspectos adicionais da carbonatação Ataque por ácidos 444 444 446 452 454 456 458 460 462 464 465 466 467 470 473 475 476 480 484 488 492 494 502 502 503 504 504 505 506 506 506 507 508 509 510 514 515 516 518 519 519 521 523 525 526 526 Ataque por sulfatos Ataque por sulfatos com formação de taumasita Formação da etringita tardia Mecanismos de ataque Mitigação do ataque por sulfatos Ensaios de resistência a sulfatos Eflorescências Efeitos da água do mar no concreto Deterioração por sais Seleção de concretos para a exposição à água do mar Desagregação por reação álcalisílica Medidas preventivas Abrasão do concreto Ensaios de resistência à abrasão Fatores que influenciam a resistência à abrasão Resistência à erosão Resistência à cavitação Tipos de fissuras Referências 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos Ação do congelamento Comportamento das partículas de agregado graúdo Incorporação de ar Características do sistema de vazios de ar Exigências de ar incorporado Fatores que influenciam a incorporação de ar Estabilidade do ar incorporado Incorporação de ar por microesferas Determinação do teor de ar Ensaios da resistência do concreto ao gelo e degelo Efeitos adicionais da incorporação de ar Efeitos de agentes descongelantes Ataque por cloretos Mecanismo de corrosão induzida por cloretos Cloretos no concreto Ingresso de cloretos Limites do teor de cloretos Fixação dos íons cloreto Influência dos cimentos compostos sobre a corrosão Fatores adicionais influentes sobre a corrosão Espessura do cobrimento da armadura Ensaios de penetrabilidade do concreto por cloretos Interrupção da corrosão Referências Sumário xxi 529 530 530 530 532 534 535 536 538 539 539 541 543 543 544 546 546 548 552 559 559 565 567 569 570 573 575 576 577 578 581 583 585 586 588 590 592 593 594 595 597 597 598 599 xxii Sumário 12 Ensaios em concreto endurecido 605 Ensaios de resistência à compressão 605 Ensaios em corpos de prova cúbicos 606 Ensaios em corpos de prova cilíndricos 607 Ensaio em cubos equivalentes 608 Efeitos das condições das bases do corpo de prova e do capeamento 609 Capeamentos não aderentes 611 Ensaios de resistência à compressão 613 Ru ptura de corpos de prova à com pressão 61 S Efeito da relação alturadiâmetro na resistência de corpos de prova cilíndricos 616 Comparação entre as resistências de corpos de prova cilíndricos e cúbicos 619 Ensaios de resistência à tração 620 Ensaios de resistência à tração na flexão 621 Ensaios de resistência à tração por compressão diametral 624 Influência da condição de umidade durante o ensaio sobre a resistência 626 Influência do tamanho do corpo de prova sobre a resistência 627 Influência do tamanho sobre os ensaios de resistência à tração 629 Influência do tamanho sobre os ensaios de resistência à compressão 632 Tamanho do corpo de prova e do agregado 636 Ensaios em testemunhos 637 Uso de testemunhos de pequenas dimensões 639 Fatores influentes na resistência dos testemunhos 640 Relação entre a resistência de testemunhos e a resistência da estrutura 644 Ensaio de corpos de prova cilíndricos moldados no local 645 Influência da velocidade de aplicação de carga sobre a resistência 646 Ensaios com cura acelerada 648 Utilização direta da resistência acelerada 651 Ensaios não destrutivas 652 Ensaio de dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão 653 Ensaio de resistência à penetração 656 Ensaio de arrancamento pullout test 657 Ensaios de instalação posterior 659 Ensaio de velocidade de propagação de onda ultrassónica 659 Outras possibilidades de ensaios não destrutivas 662 Método da frequência de ressonância 663 Ensaios sobre a composição do concreto endurecido 664 Teor de cimento 664 Determinação da relação águacimento original 664 Métodos físicos 665 Variabilidade dos resultados 665 Distribuição da resistência 665 Desvio padrão 669 Referências 670 Sumário xxiii 13 Concretos especiais 678 Concretos com diferentes materiais cimentícios 678 Aspectos gerais do uso de cinza volante escória granulada de altoforno e sílica ativa 679 Aspectos relativos à durabilidade 680 Variabilidade dos materiais 681 Concreto com cinza volante 682 A influência da cinza volante nas propriedades do concreto fresco 683 Hidratação da cinza volante 684 Evolução da resistência do concreto com cinza volante 686 Durabilidade de concretos com cinza volante 688 Concretos com escória granulada de altoforno 691 Influência da escória granulada de altoforno no concreto fresco 691 Hidratação e desenvolvimento da resistência do concreto com escória de altoforno 691 Durabilidade de concreto com escória granulada de altoforno 694 Concreto com sílica ativa 696 Influência da sílica ativa nas propriedades do concreto fresco 697 Hidratação e desenvolvimento da resistência do sistema cimento Portlandsílica ativa 699 Durabilidade do concreto com sílica ativa 702 Concreto de alto desempenho 704 Propriedades dos agregados no concreto de alto desempenho 706 Concreto de alto desempenho no estado fresco 707 Compatibilidade entre o cimento Portland e o aditivo superplastificante 708 Concreto de alto desempenho no estado endurecido 71 O Ensaios de concreto de alto desempenho 715 Durabilidade do concreto de alto desempenho 715 O futuro do concreto de alto desempenho 717 Concreto leve 718 Classificação dos concretos leves 719 Agregados leves 722 Agregados naturais 722 Agregados artificiais 722 Especificações para agregados leves 725 Efeito da absorção de água pelo agregado leve 727 Concreto com agregados leves 729 Concreto com agregados leves no estado fresco 729 Resistência do concreto com agregados leves 730 Aderência entre o agregado leve e a matriz 732 Propriedades elásticas do concreto com agregados leves 733 Durabilidade de concreto com agregados leves 735 Propriedades térmicas de concretos com agregados leves 737 Concreto celular 738 Concreto celular autoclavado 740 Concretos sem finos 741 Concreto para cravação de pregos 7 44 Comentários sobre concretos especiais 7 45 Referências 7 46 xxiv Sumário 14 Dosagem de concretos Aspectos económicos Especificações O processo de dosagem Resistência média e resistência mínima Variabilidade da resistência Controle de qualidade Fatores que controlam a dosagem Durabilidade Trabalhabilidade Dimensão máxima do agregado Granulometria e tipo de agregado Consumo de cimento Proporções da mistura e quantidades por betonada Cálculo pelo volume absoluto Misturas de agregados para obtenção de granulometria padrão Método americano de dosagem Exemplo Dosagem de concreto com abatimento zero Dosagem para concreto fluido Dosagem de concretos de alto desempenho Dosagem de concretos com agregados leves Exemplo Método britânico de dosagem Exemplo Outros métodos de dosagem Considerações finais Referências Normas brasileiras citadas Normas americanas importantes Normas britânicas e europeias importantes Índice de nomes Índice 754 755 756 758 759 763 769 771 771 774 775 776 777 777 779 780 784 787 788 788 790 791 793 794 797 798 801 802 805 813 817 823 841 1 Cimento Portland Cimento no sentido geral da palavra pode ser descrito como um material com pro priedades adesivas e coesivas que o fazem capaz de unir fragmentos minerais na forma de uma unidade compacta Essa definição abrange uma grande variedade de materiais cimentícios Na área da construção o significado do termo cimento é restrito a materiais aglomerantes utilizados com pedras areia tijolos blocos para alvenaria etc Os prin cipais constituintes desse tipo de cimento são compostos de calcário de modo que em engenharia civil e construções o interesse é o cimento à base de calcário Visto que rea gem quimicamente com a água os cimentos para a produção de concreto têm aproprie dade de reagir e endurecer sob a água sendo então denominados cimentos hidráulicos Os cimentos hidráulicos são constituídos principalmente de silicatos e alumina tos de cálcio e podem ser classificados de maneira geral como cimentos naturais ci mentos Portland e cimentos aluminosos Este capítulo aborda a fabricação do cimento Portland sua estrutura e suas propriedades tanto no estado anidro quanto no estado endurecido Os diferentes tipos de cimento são tratados no Capítulo 2 Histórico A utilização de materiais cimentícios é bastante antiga Os antigos Egípcios utilizavam gesso impuro Os Gregos e os Romanos utilizavam calcário calcinado e mais tarde aprenderam a adicionar areia e pedra fragmentada ou fragmentos de tijolos ou telhas ao calcário e à água Esse foi o primeiro concreto da história A argamassa de cal não endurece sob a água e para construções submersas os Romanos moíam a cal em con junto com cinza vulcânica ou telhas de barro cozido finamente moídas A sílica e a alu mina contidas na cinza e os fragmentos de telha reagiam com a cal e produziam o que se tornou conhecido como cimento pozolânico devido ao nome da cidade de Pozzuoli próxima ao monte Vesúvio onde as cinzas foram inicialmente encontradas O nome cimento pozolânico é utilizado até hoje para descrever cimentos obtidos pela sim ples moagem de materiais naturais em temperaturas ambientes Algumas estruturas em que a alvenaria foi assentada com argamassa como o Coliseu em Roma e a Pont du Gard próxima a Nimes e estruturas de concreto como o Panteão em Roma resistem até os dias atuais com o material cimentício ainda firme Nas ruínas de Pompeia a argamassa foi menos deteriorada pelo clima do que as rochas brandas 2 Propriedades do Concreto A Idade Média trouxe um declínio geral da qualidade e do uso do cimento e so mente no século XVIII ocorreram avanços no conhecimento sobre o material John Smeaton encarregado em 1756 da reconstrução do Farol de Eddystone situado ao largo da costa de Cornish descobriu que a melhor argamassa era obtida quando a pozolana era misturada com calcário contendo elevado teor de material argiloso Ao reconhecer o papel da argila até então considerada como indesejável Smeaton foi o primeiro a identificar as propriedades quimicas da cal hidráulica o material obtido pela calcinação de uma mistura de calcário e argila Outros cimentos hidráulicos foram desenvolvidos na sequência como o cimento Romano obtido por James Parker por meio da calcinação de nódulos de calcário argiloso até culminar na patente para cimento Portland obtida por Joseph Aspdin pedreiro e construtor em 1824 Esse cimento era preparado pelo aquecimento de uma mistura de argila finamente moída e calcário em um forno até a extinção do C02 que ocorre em temperatura bastante inferior à necessária para a clinquerização O protótipo do cimento moderno foi produzido em 1845 por Isaac Johnson ao calcinar uma mistura de argila e giz até a clinquerização de modo que ocorressem as reações necessárias à formação de compostos de alta capacidade cimentante O nome cimento Portland atribuído originalmente devido à semelhança em cor e qualidade do cimento endurecido com a pedra de Portland um calcário extraído em Dorset é utilizado até hoje em todo o mundo para descrever o cimento obtido pela queima à temperatura de clinquerização de uma mistura íntima de materiais calcários e argilosos ou de outros materiais que contenham sílica alumina e óxidos de ferro e pela posterior moagem do clínquer resultante A definição de cimento Portland em várias nor mas segue esse princípio incluindo o sulfato de cálcio adicionado após a queima Atual mente outros materiais também podem ser adicionados ou misturados ver página 65 Fabricação do cimento Portland Pela definição de cimento Portland dada anteriormente deduzse que ele é constituído principalmente de material calcário como a rocha calcária ou o giz e de alumina e sílica encontradas em argilas ou folhelhos A marga uma mistura de materiais argilosos e calcários também é utilizada As matériasprimas para a produção do cimento Portland são encontradas em praticamente todos os países e existem fábricas em todo o mundo O processo de fabricação do cimento consiste essencialmente na moagem da matériaprima na sua mistura íntima em determinadas proporções e na queima a temperaturas de até cerca de 1450 ºC em grandes fornos rotativos onde o material é sinterizado e parcialmente fundido tomando a forma de esferas conhecidas como clín queres O clínquer é resfriado e recebe a adição de um pequeno teor de sulfato de cálcio sendo então moído até se tornar um pó bastante fino O material resultante é o cimento Portland tão utilizado em todo o mundo Alguns detalhes da fabricação do cimento serão apresentados e podem ser mais bem acompanhados tomando como referência a representação esquemática mostrada na Figura 11 A mistura e a moagem das matériasprimas podem ser feitas tanto em condição úmida quanto seca originando as denominações de processo por via seca e por via úmida Os métodos de fabricação dependem na realidade tanto da dureza das matériasprimas como de seu teor de umidade Capítulo 1 Cimento Portland 3 Inicialmente será apresentado o processo por via úmida Quando se utiliza giz ele é fragmentado em pequenos pedaços e disperso em água em um moinho de lava gem Esse equipamento consiste em um tanque de forma circular que contém em seu interior braços giratórios onde estão acoplados garfos que fraturam os fragmentos de matériaprima A argila também é fragmentada normalmente em um moinho similar e misturada com água As duas misturas são bombeadas em proporções predeterminadas e após passar por uma série de peneiras a pasta resultante é armazenada em tanques No caso da utilização de calcário ele inicialmente é extraído por detonação e bri tado em geral com o uso de dois britadores de dimensões decrescentes Em seguida é conduzido juntamente com argila dispersa em água a um moinho de bolas onde se completa a cominuição do calcário a uma finura de farinha A pasta resultante é bom beada para tanques de armazenamento A partir deste ponto o processo é o mesmo apesar da natureza diferente da matériaprima A pasta é um líquido de consistência cremosa com teor de água entre 35 e 50 e somente uma pequena fração do material cerca de 2 maior do que a peneira 90 µm Normalmente existem vários tanques de armazenamento onde a sedimentação dos sólidos é prevenida por agitação mecânica ou insuflação de ar comprimido O teor de calcário da pasta conforme já mencionado é controlado pela dosagem original dos materiais calcário e argiloso O ajuste final para atingir a composição química requerida pode ser obtido pela mistura de pastas de diferentes tanques às vezes com um complexo sistema de tanques de mistura Eventualmente como na fábrica mais setentrional do mundo situada na Noruega a matériaprima é uma rocha com uma composição que lhe permite ser triturada sem necessidade de mistura A pasta com o teor de calcário requerido finalmente passa pelo forno rotatório Tra tase de um grande cilindro de aço revestido com material refratário com diâmetro de até 8 m chegando ao comprimento de 230 m O forno gira lentamente em torno de seu eixo que apresenta uma pequena inclinação horizontal Ele é alimentado com pasta por sua extremidade superior enquanto carvão pulverizado é insuflado em sua extremidade infe rior com a temperatura chegando a 1450 ºC O carvão que não deve conter teor muito elevado de cinza merece atenção especial pois geralmente são necessários 220 kg de car vão para a produção de uma tonelada de cimento fato que deve ser lembrado quando se pesquisa o preço do cimento Óleo cerca de 125 litros por tonelada de cimento ou gás na tural também são utilizados mas desde os anos de 1980 a maior parte das fábricas à base de óleo foi convertida para fábricas à base de carvão que é de longe o combustível mais utilizado na maioria dos países Deve ser ressaltado que em função de ser queimado no forno o carvão com elevado teor de enxofre pode ser utilizado sem emissões prejudiciais Conforme a pasta se movimenta no forno encontra temperaturas progressivamen te mais elevadas Inicialmente a água é evaporada e o C02 liberado Em seguida o ma terial seco passa por uma série de reações químicas até que finalmente na parte mais quente do forno ocorrem a fusão de 20 a 30 do material e as reações entre o calcário a sílica e a alumina A massa se funde em esferas de 3 a 25 mm de diâmetro denomina das clínqueres O clínquer segue para resfriadores que podem ser de vários tipos e fre quentemente possibilitam a troca de calor com o ar que será utilizado para a combustão do carvão pulverizado O forno deve funcionar ininterruptamente garantindo um re gime contínuo e com isso a uniformidade do clínquer além de reduzir a deterioração do revestimento refratário Deve ser destacado que a temperatura da chama chega a Carvão pulverizado t f Giz Filtro eletrostático J 1 j 1 Tanque ly 1 AguatlI 1 i1 ornoroativo i 4 e Mlu i j L lavagem u j lJ i Mistura a Processo por via úmida do mº IJ º L4 Transpm Ensacamento O a O o V o o n o n i 8 Ar frio Resfriador de clinquer b Processo por via seca Filtros eletrostát icos ao processo Préaquecedor de farinha crua rotatório Fluxo de produção n 1 l 1 1 í1C4CJh M Fluxo de gases lDOóo 00 arte a granel nto Transp Ensacam e Figura 11 Representação esquemática de a processo por via úmida e b processo por via seca da fabricação de cimento n o e o n r 1 8 o o iii 1 l Ili 6 Propriedades do Concreto 1650 ºC No processo por via úmida o maior forno existente produz 3600 toneladas de clínquer por dia Como a produção do cimento pelo processo por via úmida resulta em elevado consumo de energia não são mais construídas fábricas com esse processo No processo por via seca ou semisseca as matériasprimas são britadas e levadas nas proporções corretas a um moinho onde são secas e reduzidas à dimensão de um pó fino Esse pó denominado farinha crua é bombeado para um silo de mistura onde é realizado o ajuste final da proporção dos materiais necessário à fabricação do cimento Para obter uma mistura íntima e uniforme a farinha crua normalmente é misturada com o uso de ar comprimido o que produz um movimento ascendente do pó e reduz sua massa unitária O ar é bombeado para um quadrante do silo de cada vez fazendo os materiais de maior massa unitária dos quadrantes não atingidos pelo ar se desloca rem lateralmente para o quadrante em aeração Desse modo o material aerado tende a se comportar praticamente como um fluido e pela aeração de cada um dos quadrantes em um período aproximado de uma hora obtémse uma mistura uniforme A mistura contínua é utilizada em algumas fábricas Nesse processo a mistura é peneirada e levada a um disco denominado granulador sendo adicionados simultaneamente cerca de 12 de água em relação à sua massa O resultado desse processo são péletes duros com diâmetro de aproximadamente 15 mm Essa operação é necessária porque se a farinha fria for levada diretamente ao forno não possibilitará o fluxo de ar e a troca de calor necessária às reações quimicas para a formação do clínquer Os péletes são aquecidos em uma grelha préaquecida pelos gases do forno então vão ao forno As operações seguintes são as mesmas das do processo por via úmida Como o teor de umidade dos péletes no processo via semisseca gira em torno de meros 12 se comparados aos 40 do processo por via úmida o forno é consideravelmente menor A quantidade de calor requerida também é muito menor já que somente 12 de água precisam ser retirados mas ainda é necessária uma quantidade adicional de calor para a retirada da umidade original das matériasprimas normalmente entre 6 e 10 O processo é portanto econômico desde que as matériasprimas estejam relativamente secas Nesses casos o consumo total de carvão pode ser da ordem de apenas 100 kg por tonelada de cimento No processo por via seca ver Figura llb a farinha crua que tem um teor de umi dade na faixa de 02 é passada por um préaquecedor em geral do tipo suspensão o que significa dizer que as partículas da farinha crua estão em suspensão nos gases ascendentes A farinha crua é aquecida até cerca de 800 ºC antes de ser levada ao forno Por não existir umidade a ser retirada da farinha crua e por seu prévio aquecimento o forno pode ser menor do que no processo por via úmida O préaquecimento utiliza os gases quentes que saem do forno e como o gás contém um significativo teor de álcalis voláteis ver página 9 e cloretos parte dele deve ser purgada para garantir que o teor de álcalis do cimento não seja muito elevado A maior parte da farinha crua pode ser passada por um queimador de leito fluidi zado usando uma fonte de calor separada existente entre o préaquecedor e o forno A temperatura no queimador fluidizado gira em torno de 820 ºC e é estável de modo que a calcinação é uniforme e a eficiência da troca de calor é elevada Uma parte da farinha crua é levada diretamente ao forno mas o efeito principal do queimador fluidizado é aumentar a descarbonatação dissociação do caC03 da farinha Capítulo 1 Cimento Portland 7 crua antes da entrada no forno aumentando assim o rendimento deste A fábrica que provavelmente é a maior do mundo no processo por via seca produz 10000 toneladas de clínquer por dia em um forno de 62 m de diâmetro e 105 m de comprimento Nos Estados Unidos mais de 80 da produção do cimento ocorre por meio do processo por via seca Deve ser destacado que o processo exige uma mistura íntima das matériasprimas pois parte das reações no forno ocorre por difusão na matéria sólida sendo essencial uma distribuição uniforme dos materiais para a garantia da qualidade do produto Na saída do forno independentemente do tipo de processo o clínquer é resfriado e o calor é utilizado para o préaquecimento do ar de combustão O clínquer resfriado carac teristicamente de cor preta brilhante e duro é moído em conjunto com sulfato de cálcio para evitar a pega instantânea do cimento A moagem é realizada em um moinho de bolas que consiste em vários compartimentos com esferas de aço progressivamente menores Em algumas situações a farinha previamente passa por um moinho de rolos Na maioria das fábricas é utilizado um circuito fechado de moagem o cimento descarregado do moinho passa por um separador e as partículas finas são removidas para o silo de estocagem por fluxo de ar enquanto as partículas maiores são novamente passadas pelo moinho O cir cuito fechado de moagem evita a produção de uma quantidade excessiva de material muito fino ou de uma pequena quantidade de material muito grosso falhas frequentemente ob servadas em circuitos abertos de moagem Agentes de moagem como o etilenoglicol ou o propilenoglicol são utilizados em pequenas quantidades Massazza Testolin 19o fornecem informações sobre os agentes de moagem O desempenho do moinho de bolas pode ser aumentado pela prémoagem do clínquer em britadores de impacto horizontal Após o cimento ter sido adequadamente moído ou seja quando tiver cerca de 1 1 x 1012 partículas por kg ele estará pronto para ser transportado a granel Menos comu mente o cimento é embalado em sacos ou tambores mas alguns tipos de cimento como o branco o hidrófugo o expansivo o de pega controlada o para poços de petróleo e o aluminoso são sempre embalados em sacos ou tambores Um saco padrão no Reino Unido contém 50 kg de cimento enquanto nos Estados Unidos um saco pesa 426 kg Outros tamanhos de sacos são utilizados e sacos de 25 kg estão se tornando comuns Hoje exceto quando as matériasprimas requerem o uso do processo por via úmida é utilizado o processo por via seca a fim de diminuir o gasto de energia para a queima Normalmente o processo de queima representa entre 40 e 60 do custo de produção en quanto a extração das matériasprimas representa somente 10 do custo total do cimento Por volta de 1990 nos Estados Unidos o consumo médio de energia para a produ ção de uma tonelada de cimento por meio do processo por via seca era de 16 MWh Nas fábricas modernas esse valor é bem menor estando abaixo de 08 MWh na Áustria por exemplo196 O consumo de eletricidade que fica entre 6 e 8 do total da energia uti lizada normalmente é da seguinte ordem 10 kWh para a moagem das matériasprimas 28 kWh na preparação da farinha crua 24 kWh na queima e 41 kWh na moagem1 18 O custo de instalação de uma fábrica de cimento é bastante elevado próximo a 200 dólares por tonelada de cimento produzido por ano Além dos processos principais existem outros processos de produção de cimento que merecem destaque Um que talvez mereça ser mencionado é o que utiliza sulfato de cálcio em vez de calcário O sulfato de cálcio a argila o coque a areia e o óxido de ferro N de RT As normas brasileiras estabelecem como padrão os sacos de 50 kg 8 Propriedades do Concreto são queimados em um forno rotatório e os produtos finais são o cimento Portland e dióxido de enxofre posteriormente transformado em ácido sulfúrico Em regiões onde a demanda de cimento é pequena ou em casos de limitação finan ceira pode ser utilizado um forno vertical do tipo Gottlieb Nele é feita a queima de uma mistura de nódulos de farinha crua e pó de carvão bem fino produzindo um clínquer aglomerado que é triturado Um forno simples de 10 m produz até 300 toneladas de ci mento por dia Na China vários milhares desses fornos eram utilizados mas hoje existe uma grande e moderna indústria cimenteira que produz 1 bilhão de toneladas por ano Composição química do cimento Portland Foi visto que as matériasprimas utilizadas na produção do cimento consistem essen cialmente em calcário sílica alumina e óxido de ferro Esses compostos interagem entre si no interior do forno e formam uma série de produtos mais complexos exceto por um pequeno resíduo de óxido de cálcio não combinado devido ao pouco tempo para reagir obtémse um estado de equilíbrio químico Essa condição no entanto não é mantida durante o resfriamento e a velocidade de resfriamento afeta o grau de cristalização e o total de material amorfo presente no clínquer frio As propriedades desse material amorfo conhecido como fase vítrea são bastante diferentes daquelas dos compostos cristalinos com composição química similar Outra complicação vem da interação da parte líquida do clínquer com os compostos cristalinos já existentes Entretanto o cimento pode ser considerado como em um estado de equilíbrio con gelado ou seja considerase que os produtos frios reproduzem o equilíbrio existente na temperatura de clinquerização Essa suposição é adotada no cálculo dos percentuais dos compostos dos cimentos comerciais A composição potencial é calculada a partir da quantidade medida de óxidos presentes no clínquer considerando a ocorrência da cristalização total dos produtos em equilíbrio Quatro compostos normalmente são considerados como os principais constituin tes do cimento Esses compostos e suas abreviaturas estão listados na Tabela 11 A notação abreviada utilizada na quimica de cimento descreve cada óxido por uma letra Tabela 11 Principais compostos do cimento Portland Nome do composto Silicato tricálcico Silicato dicálcico Aluminato tricálcico Ferroaluminato tetracálcico Composição em óxidos 3Ca0Si02 2Ca0Si02 3Ca0Alp3 4Ca0Alp3Fep3 Abreviatura N de RT No Brasil o Sindicato Nacional da Indústria do Cimento SNIC em seu relatório anual de 2012 cita que foram produzidas aproximadamente 69 milhões de toneladas A mesma fonte indica que a China o maior produtor mundial produziu cerca de 2 bilhões de toneladas em 2011 Em relação ao consumo de energia o SNIC informa que para produzir uma tonelada de cimento em 2008 era gasto cerca de 10 MWh Capítulo 1 Cimento Portland 9 respectivamente CaO C Si02 S Al20 3 A e Fe20 3 F Da mesma forma H20 no cimento hidratado é representado como H e S03 como S Na realidade os silicatos no cimento não são compostos puros pois contêm óxidos secundários em solução sólida Esses óxidos exercem efeitos significativos no arranjo atômico na forma dos cristais e em propriedades hidráulicas dos silicatos O cálculo da composição potencial do cimento Portland é baseado no trabalho de R H Bogue e de outros autores e é frequentemente denominado composição de Bogue As equações de Bogue12 para as porcentagens dos principais compostos do cimento são apresentadas a seguir Os termos entre parênteses representam a porcenta gem de determinado óxido na massa total de cimento C3S 407Ca0 760Si02 672Al20 3 143Fe20 3 285S03 C2S 287Si02 0753Ca0Si02 C3A 265Al20 3 l69Fe 20 3 C4AF 304Fe 20 3 Existem outros métodos para o cálculo da composição 1i mas o tema foge ao es copo deste livro Em relação à composição de Bogue deve ser ressaltado que ela su bestima o teor de C3S e superestima o de C2S porque outros óxidos substituem parte do CaO no C3S Conforme já foi dito não existem C3S e C2S quimicamente puros no clínquer de cimento Portland As fábricas modernas produzem clínqueres com resfriamento rápido que contam com a presença de íons substitutos em compostos teoricamente puros Taylori84 desen volveu uma alteração na composição de Bogue que leva em conta esses íons Além dos principais compostos listados na Tabela 11 existem compostos secundá rios como MgO Ti02 Mn20 3 K20 e Na20 que normalmente constituem um peque no porcentual da massa de cimento Dois deles são de especial interesse os óxidos de sódio e de potássio Na20 e K20 conhecidos como os álcalis embora haja de outros álcalis no cimento Constatouse que eles podem reagir com alguns agregados produ zindo uma reação que causa a desintegração do concreto Verificouse também que eles afetam a velocidade de ganho de resistência do cimento u Portanto deve ser destacado que a denominação compostos secundários se deve principalmente à sua quantidade não à sua importância A quantidade de álcalis e de Mn20 3 pode ser rapidamente deter minada com o uso de um espectrofotômetro O teor de compostos do cimento foi estabelecido principalmente com base nos es tudos do equilíbrio de fases dos sistemas ternários CAS e CAF e do sistema qua ternário CC2SC5A3C4AF entre outros Por meio da observação dos cursos da fusão e da cristalização calculase a composição das fases líquida e sólida em qualquer tem peratura Além dos métodos de análise quimica a composição real do clínquer pode ser determinada por meio de exame microscópico do pó fazendo a identificação por medida do índice de refração Seções polidas e causticadas podem ser utilizadas tanto com luz refletida quanto com luz transmitida Outros métodos incluem a utilização de difração de raio X para identificar a fase cristalina e estudar a estrutura cristalina de algumas fases e a análise térmica diferencial A análise quantitativa também é possível mas exige calibrações complexas168 Técnicas modernas incluem a análise das fases por meio de microscopia eletrônica de varredura e a análise de imagem por um microscópio ótico ou um microscópio eletrônico de varredura 10 Propriedades do Concreto A estimativa da composição do cimento é melhorada por métodos mais rápidos para a determinação dos elementos como fluorescência de raios X espectrometria de raios X absorção atômica fotometria de chama e microssonda eletrônica EPMA A difração por raios X é útil na determinação do óxido de cal ou seja CaO distinto do CaOHi sendo interessante para o controle do desempenho do forno167 O C3S normalmente presente em maior quantidade aparece na forma de pequenos grãos incolores e equidimensionais No resfriamento abaixo de 1250 ºC ele se decom põe lentamente mas caso o resfriamento não seja tão lento ele permanece inalterado e é relativamente estável em temperatura ambiente O C2S pode ter três ou mesmo quatro formas o aC2S que existe em altas tempe raturas e se transforma em f3C2S em temperaturas próximas a 1450 ºC o f3C2S que se transforma em yC2S em torno de 670 ºC mas em velocidades de resfriamento dos cimentos comerciais permanece no clínquer e o f3C2S na forma de grãos arredondados normalmente geminados O C3A forma cristais retangulares mas em fases vítreas congeladas forma uma fase intersticial amorfa O C4AF é na realidade uma solução sólida que varia de C2F a C6A2F sendo a descrição C4AF uma simplificação conveniente14 As proporções reais dos diversos compostos variam sensivelmente de um cimento para outro e na verdade diferentes tipos de cimentos são obtidos por meio da propor cionalidade adequada das matériasprimas Nos Estados Unidos tentouse controlar as propriedades necessárias a cimentos destinados a diferentes propósitos por meio da especificação dos limites dos quatro compostos principais calculados pela análise de óxidos Com esse procedimento seria possível eliminar diversos ensaios fisicos normal mente realizados mas infelizmente a composição calculada não é precisa o suficiente tampouco leva em consideração todas as propriedades importantes do cimento não sendo portanto útil para substituir ensaios diretos das propriedades desejadas Uma ideia geral da composição do cimento pode ser obtida da Tabela 12 que for nece os limites da composição em óxidos dos cimentos Portland A Tabela 13 mostra a composição em óxidos de um cimento típico dos anos de 196015 e o teor de compostos calculado por meio das equações de Bogue vistas na página 9 Dois dos termos utilizados na Tabela 13 requerem explicações O resíduo insolúvel determinado pelo tratamento com ácido clorídrico é uma medida da adulteração do Tabela 12 Limites usuais da composição do cimento Portland Óxido Teor CaO 6067 Si02 1725 Alp 3 38 Fe20 3 0560 MgO 0540 Álcalis como Nap 0312 S03 2035 Capítulo 1 Cimento Portland 11 Tabela 13 Composição em óxidos e teor de compostos de um cimento Portland típico dos anos de 19601s Composição em óxidos típica CaO Si02 Alp3 Fe20 3 MgO Outros Perda ao fogo Resíduo insolúvel 63 20 6 3 2 2 Teor de compostos calculado por meio das fórmulas de Bogue página 9 C3A C3S C2S C4AF Compostos secundários 108 541 166 91 cimento em grande parte decorrente de impurezas no sulfato de cálcio A norma britâ nica BS 121996 cancelada limita o resíduo insolúvel a 15 da massa de cimento A norma europeia BS EN 19712000 que admite um teor de 5 de filer no cimento ver página 91 limita o resíduo insolúvel a 5 da massa de cimento devido ao filer A perda ao fogo indica a extensão da carbonatação e da hidratação do óxido de cálcio e do magnésio livres devido à exposição ao ar O teor máximo de perda ao fogo a 1000 ºC estabelecido pela BS EN 19712000 é de 5 enquanto o estabelecido pela ASTM C 150 09 é de 3 exceto para o cimento Tipo IV 25 O valor de 4 é aceitável para cimento em regiões tropicais Como o óxido de cálcio livre após a hidratação é inócuo ver página 51 para um determinado teor de óxido de cálcio livre uma maior perda ao fogo é vantajo sa Para cimentos que contêm filer calcário admitese um teor maior de perda ao fogo 5 da massa de cimento especificados pela BS EN 19712000 É interessante ressaltar a grande importância da variação da composição em óxidos no teor de compostos do cimento Dados obtidos por Czernin 1s são apresentados na Ta bela 14 A coluna 1 mostra a composição de um cimento usual de alta resistência inicial A diminuição do teor de óxidos em 3 com o correspondente aumento nos outros óxi N de RT No Brasil a determinação do resíduo insolúvel é feita com ácido clorídrico confor me a NBR NM 152012 Os valoreslimite são variáveis conforme o tipo de cimento CP 1s1 CP 1 S s 5 CP II E s 25 CP II Z s 16 CP II F s 25 CP III s 15 CP V s 1 e cimento Portland branco estrutural s 35 Não existe exigência de resíduo insolúvel para o cimento CP IV N de RT No Brasil a determinação da perda ao fogo é estabelecida pela NBR NM 182012 Os seguintes valores máximos para perda ao fogo são admitidos para os diversos tipos de cimento CP 1 s 2 CP 1 S s 45 CP II E CP II Z e CP II F s 65 CP III s 45 CP IV s 45 CP V s 45 e cimento Portland branco estrutural s 12 12 Propriedades do Concreto Tabela 14 Influência da variação da composição em óxidos no teor de compostos15 Óxido CaO Si02 Alp 3 Fe20 3 Outros Composto C3S C2S C3A C4AF coo Porcentagem no cimento nº Si 1 660 200 70 30 40 65 8 14 9 Elementos constituintes Ca Compostos óxidos Compostos do cimento Cimentos Portland vários tipos i Produtos de hidratação AI gel Ca0Hl2 2 630 220 77 33 40 33 38 15 10 Fe 3 660 200 55 45 40 73 2 7 14 Figura 12 Representação esquemática da formação e da hidratação do cimento Portland dos coluna 2 resulta em mudança considerável na relação C3SC2S A coluna 3 mostra a mudança de 15 nos teores de alumina e de ferro quando comparados ao cimento da coluna 1 Os teores de óxido de cálcio e de sílica permanecem inalterados mas a relação entre os dois silicatos bem como os teores de C3A e C4AF são bastante modificados Fica Capítulo 1 Cimento Portland 13 claro que a importância do controle da composição em óxidos não deve ser subestimada Dentro do campo dos cimentos Portland comuns e de alta resistência inicial a soma dos teores dos dois silicatos varia em uma faixa estreita de modo que a variação na composi ção depende principalmente da relação entre CaO e Si02 nas matériasprimas Em alguns países da União Europeia há um limite para o teor de cromo hexava lente normalmente igual a 2 ppm da massa de cimento seco pois o contato excessivo com o cromo no concreto fresco pode causar dermatites Agora pode ser interessante resumir o modelo de formação e hidratação do cimento representado esquematicamente na Figura 12 Hidratação do cimento As reações pelas quais o cimento Portland se torna um material aglomerante acontecem na pasta constituída por água e cimento Em outras palavras a presença de água e dos silicatos e dos aluminatos listados na Tabela 11 formam produtos hidratados que com o tempo resultam em uma massa firme e resistente ou seja a pasta de cimento hidratada Existem duas maneiras como os tipos de compostos existentes no cimento podem reagir com a água Na primeira acontece a adição direta de algumas moléculas de água sendo esta a verdadeira reação de hidratação O segundo tipo de reação com água é a hidrólise No entanto é conveniente aplicar a palavra hidratação a todas as reações do cimento com água ou seja à hidratação verdadeira e à hidrólise Le Chatelier foi o primeiro a observar há cerca de 130 anos que os produtos de hidratação do cimento são em termos químicos os mesmos produtos da hidratação de componentes isolados sob as mesmas condições Isso foi confirmado posteriormente por Steinour16 e por Bogue Lerch17 com a ressalva de que os produtos da reação podem influenciar uns aos outros ou podem interagir com outros compostos do sis tema Os dois silicatos de cálcio são os principais compostos cimentícios existentes no cimento e o comportamento fisico do cimento durante a hidratação é similar ao desses compostos isoladamente18 A hidratação de cada composto será descrita com mais de talhes nas seções seguintes Os produtos da hidratação do cimento têm solubilidade bastante baixa em água como mostra a estabilidade da pasta de cimento em contato com a água O cimen to hidratado adere fortemente ao cimento não hidratado mas a forma exata de como isso ocorre não é conhecida É possível que os produtos recémhidratados formem um envelope que cresce pela ação da água que penetrou no filme circundante de produ tos hidratados Alternativamente os silicatos dissolvidos podem passar pelo envelope e precipitar como uma camada mais externa Uma terceira possibilidade é a precipitação da solução coloidal através da massa após ser alcançada a saturação e a hidratação continuar a ocorrer no interior da estrutura Independentemente do modo de precipitação dos produtos de hidratação sua ve locidade diminui de forma contínua de modo que mesmo após um longo período de tempo ainda existe uma quantidade razoável de cimento anidro Por exemplo após 28 dias em contato com a água foram encontrados grãos de cimento hidratados em uma profundidade de somente 4µm19 e de 8 µm após um ano Powers11o estimou que a hi dratação completa do cimento em condições normais é possível apenas para partículas de cimento menores que 50 µm mas obteve hidratação completa com a moagem do cimento em água continuamente por cinco dias 14 Propriedades do Concreto Exames microscópicos de cimento hidratado não mostram evidência de penetração de água nos grãos de cimento de modo a hidratar preferencialmente os compostos mais reativos como o C3S que podem se concentrar no centro do grão Aparentemente então ocorre a hidratação por uma redução gradual da dimensão da partícula de ci mento De fato após vários meses 111 verificouse a existência de C3S e C2S em grãos de cimento anidro de grandes dimensões e é possível que os grãos menores de C2S se hidratem antes de a hidratação dos grãos maiores de C3S ter sido completada Os vários compostos do cimento geralmente estão misturados em todos os grãos e algumas pes quisas indicam que o resíduo de um grão após determinado período de hidratação tem a mesma composição percentual que o grão original 112 A composição desse resíduo entretanto muda durante a hidratação do cimento 149 especialmente nas primeiras 24 horas quando pode ocorrer uma hidratação seletiva Os principais compostos hidratados podem ser de modo geral classificados como silicatos de cálcio hidratados e aluminato tricálcico hidratado Acreditase que o C4AF se hidrate na forma de aluminato de cálcio hidratado e uma fase amorfa possivelmente Ca0Fe20 3aq É possível também que uma pequena quantidade de Fe20 3 esteja presen te em solução sólida de aluminato tricálcico hidratado A evolução da hidratação do cimento pode ser determinada por diferentes meios como uma medida de a quantidade de CaOH2 na pasta b calor de hidratação liberado c massa específica da pasta d quantidade de água quimicamente combi nada e total de cimento anidro com a utilização de análise quantitativa de raios X e f indiretamente pela resistência da pasta hidratada Técnicas termogravimétricas e difração por varredura contínua de raios X de pastas frescas em processo de hidrata ção 150 podem ser utilizadas para estudos das reações iniciais A microestrutura da pasta também pode ser analisada por meio da imagem de elétrons retroespalhados em um microscópio eletrônico de varredura Silicatos de cálcio hidratados As velocidades de hidratação do C3S e do C2S em estado puro variam consideravel mente conforme mostra a Figura 13 Quando todos os compostos estão presentes ao lO C AF o 08 l E 06 e o O e 04 02 o 1 Tempo escala logarítmica dias Figura 13 Desenvolvimento típico de hidratação de compostos puros 7 Capítulo 1 Cimento Portland 15 mesmo tempo no cimento suas velocidades de hidratação são afetadas pela interação entre eles Em cimentos comerciais os silicatos de cálcio contêm pequenas impurezas de alguns óxidos presentes no clínquer O C3S impuro é denominado alita enquanto o C2S impuro é conhecido como belita Essas impurezas exercem forte influência nas propriedades dos silicatos de cálcio hidratados ver página 48 Quando a hidratação ocorre com uma quantidade limitada de água como é o caso da pasta de cimento da argamassa ou do concreto acreditase que o C3S sofra uma hidrólise que produz um silicato de cálcio de menor basicidade formando C3S2H com liberação de cal na forma de CaOH2 Contudo existem incertezas quanto ao fato de o C3S e o C2S resultarem no fim no mesmo produto hidratado Em função da análise do calor de hidratação16 e da área superficial dos produtos de hidrataçãoi 13 parecem ser o mesmo produto mas observações físicas indicam que pode existir mais de um Pos sivelmente existem vários silicatos de cálcio hidratados diferentes A relação CS seria afetada se parte da cal fosse absorvida ou retida em solução sólida e existe forte evidên cia de que o produto resultante da hidratação do C2S tem uma relação calsílica de 165 Isso pode ocorrer devido ao fato de a hidratação do C3S ser controlada pela velocidade de difusão dos íons através do filme envoltório de produtos hidratados enquanto a hidratação do C2S é controlada por sua própria baixa velocidade de reação1 14 Além disso os produtos hidratados dos dois silicatos podem ser afetados pela temperatura já que a permeabilidade do gel também é afetada por ela A relação CS não é determinada de maneira inequívoca devido aos diferentes méto dos utilizados resultarem em valores distintos174 A variação pode ser de até 15 quando realizada por extração quimica e de até 20 por método termogravimétrico166 Medidas opticoeletrônicas também resultam em baixos valores para essa relação172 A relação tam bém varia com o tempo e é influenciada pela presença de outros elementos ou compostos no cimento Atualmente os silicatos de cálcio hidratados são em geral descritos como CSH e assumese a relação CS como provavelmente próxima a 21 19 Como os cristais formados na hidratação são imperfeitos e extremamente pequenos a relação molar entre a água e a sílica não é necessariamente um número inteiro O CSH normalmente con tém pequenas quantidades de AI Fe Mg e outros íons O CSH já foi denominado gel de to bermorita devido à sua semelhança estrutural com um mineral de mesmo nome mas isso pode não ser correto 16o e hoje essa denominação raramente é utilizada Fazendo a consideração aproximada de que o C3S2H 3 é o produto final da hidra tação tanto do C3S como do C2S as reações podem ser escritas como referência não como equações estequiométricas exatas da seguinte forma C3S 2C3S 6H C3S2H3 3CaOH2 As massas envolvidas correspondentes são 100247549 C2S 2C2S 4H C3S2H3 CaOHi As massas envolvidas correspondentes são 10021 9922 16 Propriedades do Concreto Portanto em termos de massa ambos os silicatos requerem aproximadamente a mesma quantidade de água para a hidratação mas o C3S produz mais do que o dobro da quantidade de CaOH2 formada na hidratação do C2S As propriedades físicas dos silicatos de cálcio hidratados são de interesse nos temas relacionados às propriedades de pega e ao endurecimento do cimento Esses compostos hidratados são aparentemente amorfos mas a microscopia eletrônica revela que eles têm caráter cristalino É interessante destacar que um dos compostos hidratados que se acredita existir citado por Taylor115 como CSHI tem uma estrutura estratificada similar à de alguns minerais argilosos como a montmorillonita e a haloisita As ca madas individuais nos planos dos eixos a e b são bem cristalizadas mas as distâncias entre elas são menos rigidamente definidas Essa rede poderia ser capaz de acomodar quantidades variáveis de óxido de cálcio sem alterações significativas sendo este um aspecto relevante na variação das relações calsílica mencionadas anteriormente De fato diagramas de amostras de pó mostraram a retenção aleatória de uma molécula de óxido de cálcio a mais por molécula de sílica115 Steinouri 16 descreveu esse fenômeno como uma situaçãolimite entre solução sólida e adsorção Os silicatos de cálcio não se hidratam no estado sólido Possivelmente no início o silicato anidro sofra uma dissolução para então reagir formando silicatos hidratados menos solúveis que se precipitam da solução supersaturada i 17 Esse é o mecanismo de hidratação sugerido por Le Chatelier em 1881 Estudos de Diamond i6o indicam que os silicatos de cálcio hidratados existem em várias formas partículas fibrosas partículas lamelares malha reticulada grãos irre gulares todas bastante difíceis de definir Entretanto a forma predominante é a de partículas fibrosas possivelmente sólidas possivelmente ocas algumas vezes lamelares algumas vezes com ramificações nas extremidades Normalmente elas têm entre 05 µm e 2 µm de comprimento e menos de 02 µm de largura Essa não é uma imagem precisa mas a estrutura dos silicatos de cálcio hidratados é muito desordenada para ser deter minada pelas técnicas existentes incluindo a combinação de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raios X por dispersão de energia A hidratação do C3S em muito caracteriza o comportamento do cimento A hidra tação não ocorre a uma velocidade constante ou mesmo a uma velocidade com varia ção constante A rápida liberação inicial de hidróxido de cálcio na solução forma uma camada externa de silicato de cálcio hidratado de cerca de 1 O nm de espessura i61 Essa camada impede a hidratação subsequente de modo que por algum tempo praticamen te não ocorre hidratação Como a hidratação do cimento é uma reação exotérmica a taxa de liberação de calor é um indicativo da velocidade de hidratação Essa análise mostra que há três picos na velocidade de hidratação nos três primeiros dias ou perto disso desde o momento em que o cimento seco entra em contato pela primeira vez com a água A Figura 14 mostra a variação da taxa de liberação de calor com o tempo i81 Pode ser visto que o primeiro pico bastante elevado corresponde à hidratação inicial da superfície dos grãos de cimento e envolve principalmente o C3A A duração dessa hidratação elevada é bastante curta e é seguida por um período denominado período de dormência tam bém conhecido como período de indução em que a velocidade é bastante baixa Esse período dura entre uma e duas horas e durante ele a pasta de cimento é trabalhável Em determinado momento a camada superficial é rompida possivelmente pelo me canismo de osmose ou pelo crescimento dos cristais de hidróxido de cálcio A velocidade Capítulo 1 Cimento Portland 17 õií 4 o g 2 t il o II 10 20 30 40 50 Idade horas Figura 14 Taxa da liberação de calor do cimento Portland com relação águacimento igual a 04 O primeiro pico de 3200 J s kg está fora do gráfico 81 de hidratação e portanto a liberação de calor aumentam lentamente e os produtos de hidratação dos grãos individuais entram em contato entre si ocorrendo a pega A taxa deliberação de calor alcança um segundo pico normalmente em cerca de 10 horas mas algumas vezes em somente quatro horas Após esse pico a velocidade de hidratação diminui por um longo período sendo a difusão através dos poros dos produtos hidratados o fator de controle 162 Na maioria dos cimentos ocorre uma retomada da velocidade de hidratação resultando em um terceiro pico menor do que os anteriores entre 18 e 30 horas Esse pico é associado à retomada da reação do C3A após o esgotamento do sulfato de cálcio O advento do segundo pico é acelerado pela presença de álcalis pela maior finura dos grãos de cimento e pelo aumento da temperatura Devido à semelhança da evolução da hidratação de silicatos de cálcio puros e de cimentos Portland comerciais o desenvolvimento de resistência é similar12 Uma re sistência considerável é obtida antes de as reações de hidratação estarem completas e assim parece que uma pequena quantidade de compostos hidratados adere ao material anidro o que resulta em posterior hidratação e em um acréscimo de resistência O CaOH2 liberado pela hidrólise do silicato de cálcio forma finas placas hexago nais frequentemente com dezenas de micrômetros de espessura mas em seguida elas se unem em elementos maciços160 Aluminato tricálcico hidratado e a ação do sulfato de cálcio A quantidade de C3A presente na maioria dos cimentos é relativamente pequena mas seu comportamento e seu relacionamento estrutural com as outras fases no cimento o tornam importante O aluminato tricálcico hidratado forma um material intersticial prismático escuro possivelmente com outras substâncias em solução sólida Frequente mente se apresenta na forma de placas circundadas pelos silicatos de cálcio hidratados A reação do C3A puro com a água é bastante violenta e resulta no enrijecimento instantâneo da pasta conhecida como pega instantânea Para impedir que isso ocorra adicionase sulfato de cálcio CaS042Hp ao clínquer O sulfato de cálcio e o C3A rea gem e formam um sulfoaluminato de cálcio insolúvel 3CaOAlp33CaS0432Hp mas eventualmente pode ser formado aluminato tricálcico hidratado embora isso seja prece 18 Propriedades do Concreto lido pelo 3CaOAlp3CaS0412HP metaestável produzido a partir do sulfoaluminato de cálcio supersulfatado original16 Conforme o C3A se solubiliza a composição se mo difica com diminuição contínua do teor de sulfato A velocidade de reação do aluminato é elevada e se esse rearranjo na composição não for rápido o suficiente é provável que ocorra a hidratação direta do C3A Em especial o primeiro pico na taxa de liberação de calor normalmente observado em até cinco minutos após a adição de água ao cimento indica a formação direta de aluminato de cálcio nesse período e que as condições para o retardo pelo sulfato de cálcio ainda não estão estabelecidas Em substituição ao sulfato de cálcio lihidratado podem ser utilizadas outras for mas de sulfato de cálcio na fabricação do cimento como o hemihidrato CaS04 hHP ou a anidrita CaS04 Existem algumas evidências de que a hidratação do C3A pode ser retardada pelo CaOHi liberado pela hidrólise do C3S162 Isso ocorre devido ao fato de o CaOHi reagir com o C3A e a água e produzir C4AH 19 que forma um revestimento protetor na superficie dos grãos anidros de C3A Também é possível que o CaOH2 diminua a concentração de íons aluminatos na solução diminuindo assim a velocidade de hidratação do C3A162 Em última análise a forma estável de aluminato de cálcio hidratado existente na pasta de cimento hidratada é provavelmente o cristal cúbico C3AH6 mas é possível que a princípio ocorra a cristalização do C4AH 12 hexagonal que posteriormente transformase na forma cúbica Dessa forma a reação final pode ser escrita como Novamente essa fórmula é uma aproximação e não uma equação estequiométrica Os pesos moleculares mostram que 100 partes de C3A reagem com 40 partes de água em massa o que é uma proporção de água muito mais elevada do que a necessária para silicatos A presença de C3A no cimento é indesejável já que ele contribui pouco ou nada para a resistência do cimento exceto nas primeiras idades Além disso quando a pasta de ci mento endurecida é atacada por sulfatos a formação de sulfoaluminato de cálcio a partir do C3A causa expansão o que pode gerar a desagregação da pasta endurecida O C3A en tretanto é útil na fabricação do cimento já que funciona como fundente reduzindo a tem peratura de queima do clinquer e facilitando a combinação do óxido de cálcio com a sílica Pode ser notado que se alguma quantidade de líquido não se formasse durante a queima as reações no forno ocorreriam mais lentamente e provavelmente seriam incompletas Por outro lado um teor elevado de C3A aumenta a energia necessária à moagem do clínquer Um efeito positivo do C3A é sua capacidade de fixação de íons de cloreto ver página 593 O sulfato de cálcio não reage somente com o C3A Com o C4AF ele forma sulfo ferrito de cálcio e sulfoaluminato de cálcio e sua presença pode acelerar a hidratação dos silicatos A quantidade de sulfato de cálcio adicionada ao clínquer deve ser cuidadosamente verificada especialmente porque o excesso de sulfato de cálcio pode levar à expansão e à consequente desagregação da pasta de cimento endurecida O teor ótimo de sulfato de cálcio é determinado pela observação da liberação de calor de hidratação Como já mencionado o primeiro pico na taxa de liberação de calor é seguido por um segundo pico cerca de quatro a 10 horas após a adição de água ao cimento Com a quantidade Capítulo 1 Cimento Portland 19 correta de sulfato de cálcio deve restar pouco C3A para reagir após a totalidade do sul fato de cálcio ter se combinado não devendo ocorrer mais qualquer pico de liberação de calor Assim um teor ótimo de sulfato de cálcio resulta em uma velocidade de reação inicial desejada e previne a concentração local elevada de produtos de hidratação ver página 376 Como consequência a dimensão dos poros da pasta de cimento hidratada é diminuída e a resistência aumentada178 A quantidade de sulfato de cálcio necessária aumenta com o teor de C3A bem como com o teor de álcalis no cimento O aumento da finura do cimento eleva a quanti dade de C3A disponível nas primeiras idades aumentando assim a necessidade de sul fato de cálcio Um ensaio para determinar o teor ótimo de S03 no cimento Portland era estabelecido pela ASTM C 54384 cancelada A otimização é baseada na resistência a um dia de idade que normalmente também produz a menor retração A quantidade de sulfato de cálcio adicionada ao clínquer é expressa em relação à massa de S03 presente A norma europeia BS EN 19712000 limita esse valor a 35 mas em alguns casos esse limite é maior O S03 quimicamente importante é o sulfato so lúvel advindo do sulfato de cálcio e não dos combustíveis com elevado teor de enxofre que se fixa ao clínquer É por esse motivo que o atual limite de S03 total é maior do que no passado Os valores máximos de S03 estabelecidos pela ASTM C 15009 dependem do teor de C3A e são mais altos nos cimentos de alta resistência inicial Pega Pega é o termo utilizado para descrever o enrijecimento da pasta de cimento embora a definição do enrijecimento da pasta que se considera como pega seja um tanto arbitrá ria Amplamente falando a pega se refere à mudança de estado de fluido para rígido Ainda que durante a pega a pasta ganhe alguma resistência para efeitos práticos é im portante distinguir pega de endurecimento já que este se refere ao ganho de resistência da pasta de cimento após a pega Os termos início de pega e fim de pega são utilizados para descrever estágios arbitrariamente escolhidos da pega O método de medida desses tempos está descrito na página 49 Aparentemente a pega é causada pela hidratação seletiva dos compostos do ci mento Os dois primeiros que reagem são o C3A e o C3S As propriedades de pega ins tantânea do primeiro foram citadas na seção anterior mas a adição de sulfato de cálcio atrasa a formação de aluminato de cálcio hidratado e essa é a razão pela qual o C3S entra em pega antes O C3S puro misturado com água também apresenta um início de pega mas o C2S enrijece de modo mais gradual Em um cimento com tempo de pega adequadamente controlado a estrutura da pasta de cimento hidratada é estabelecida pelo silicato de cálcio hidratado enquanto caso o C3A reagisse antes seria formado um silicato de cálcio hidratado mais poroso Os compostos restantes do cimento se hidratariam no interior dessa estrutura porosa e as propriedades de resistência da pasta de cimento seriam afetadas negativamente N de RT As normas brasileiras relativas aos tipos de cimento especificam o valor de 4 em relação à massa como o limite máximo de S03 para todos os cimentos exceto para o cimento de alta resistência inicial em que o teor máximo é de 35 ou 45 respectivamente se o teor de C3A do clínquer for menor ou igual a 8 ou maior do que 8 20 Propriedades do Concreto Além da velocidade de formação de produtos cristalinos o desenvolvimento de filmes ao redor dos grãos de cimento e uma coagulação mútua dos componentes da pasta também têm sido sugeridos como fatores que afetam o desenvolvimento da pega No fim da pega ocorre uma queda brusca da condutividade elétrica da pasta de cimento tendo sido feitas tentativas de determinação da pega por meios elétricos O tempo de pega do cimento diminui com o aumento da temperatura mas acima de 30 ºC pode ser observado um efeito contrárioi 1 Em temperaturas baixas a pega é retardada Falsa pega Falsa pega é a denominação dada ao enrijecimento prematuro anormal do cimento em poucos minutos após a adição de água Ela difere da pega instantânea já que não há liberação de calor importante e remisturando a pasta sem adição de água a plasti cidade é restabelecida até entrar em pega de modo normal e sem perda de resistência Uma das causas da falsa pega pode ser associada à desidratação do sulfato de cálcio quando ele é moído com um clínquer muito quente formando hemihidrato CaS04 YiHP ou anidrita CaS04 Além disso quando o cimento é misturado com água ele se hidrata em cristais de sulfato de cálcio com forma de agulha Dessa maneira ocorre o que se deno mina pega do sulfato de cálcio com resultante enrijecimento da pasta Outra causa da falsa pega pode ser associada aos álcalis do cimento Eles podem carbonatar durante o armazenamento sendo que os carbonatos alcalinos reagem com o CaOHi liberado na hidrólise do C3S formando CaC03 Esse composto se precipita e provoca o enrijecimento da pasta Também se sugere que a falsa pega possa ocorrer devido à ativação do C3S pela aeração em teores de umidade relativamente altos A água é adsorvida nos grãos de ci mento e essas superfícies recentemente ativadas podem se combinar muito rapidamente com mais água durante a mistura Essa hidratação acelerada resultaria na falsa pega i21 Ensaios nas fábricas de cimento geralmente garantem que o cimento esteja livre da ocorrência da falsa pega Caso ela ocorra pode ser combatida pela remistura do concreto sem adição de mais água Embora isso não seja fácil a trabalhabilidade será melhorada e o concreto poderá ser lançado normalmente Finura do cimento Uma das últimas etapas da fabricação do cimento é a moagem do clínquer misturado com sulfato de cálcio Como a hidratação começa na superfície dos grãos de cimento é a área superficial total do cimento que representa o material disponível para hidratação A velocidade de hidratação depende portanto da finura dos grãos de cimento e para um rápido desenvolvimento de resistência é necessária uma finura maior ver Figura 15 sendo que a resistência em longo prazo não é afetada É claro que um maior desen volvimento da hidratação inicial significa maior liberação inicial de calor Por outro lado o custo de moagem até uma maior finura é considerável e além disso quanto mais fino o cimento mais rapidamente ele se deteriora quando exposto ao ar Cimentos mais finos resultam em reações mais violentas com agregados alcalirre ativosi44 e fazem com que a pasta de cimento embora não necessariamente o concreto tenha maior retração e maior tendência à fissuração O cimento mais fino entretanto exsuda menos do que um cimento mais grosso Capítulo 1 Cimento Portland 21 2 0 150 200 250 300 Superficie específica Wagner m2kg Figura 15 Relação entre a resistência do concreto em diferentes idades e a finura do cimento 43 Um aumento na finura implica aumento da quantidade de sulfato de cálcio necessá ria ao retardo de pega pois no cimento mais fino a quantidade de C3A disponível para hidratação inicial é maior Quanto mais fino for o cimento maior será a quantidade de água para a pasta de consistência normal mas inversamente o aumento da finura melhora ligeiramente a trabalhabilidade de um concreto Essa inconsistência pode ser devida parcialmente ao fato de que os ensaios de consistência da pasta de cimento e de trabalhabilidade medem propriedades diferentes da pasta fresca Além disso o ar incorporado acidentalmente afeta a trabalhabilidade da pasta de cimento e cimentos de finuras diferentes podem conter diferentes teores de ar Pode ser percebido que a finura é uma propriedade vital do cimento e deve ser cui dadosamente controlada A fração de cimento retida na peneira de 45 µm pode ser deter minada pela norma ASTM C 43008 para dimensões de peneiras ver Tabela 314 Esse ensaio garante que o cimento não contenha uma quantidade excessiva de grãos de gran des dimensões que devido à sua relativamente pequena superficie específica por massa iriam contribuir pouco para o processo de hidratação e desenvolvimento da resistência O método de peneiramento entretanto não fornece informações em relação aos grãos menores do que 45 µm e são essas partículas mais finas que atuam mais forte mente na hidratação inicial Por essa razão as normas modernas estabelecem um ensaio para a finura pela de terminação da superficie específica do cimento expressa como a área superficial total em N de RT A especificação da finura dos cimentos no Brasil é feita em função do resíduo na peneira de 75 µm nº 200 sendo a determinação realizada segundo a NBR 115792012 versão corrigida 2013 Foi publicada em 2014 a norma NBR 12826 que estabelece os parâmetros de de terminação da finura do cimento Portland e de outros materiais em pó com o uso de peneirador aerodinâmico servindo para a determinação do índice de finura em diversas peneiras 22 Propriedades do Concreto metros quadrados por kg Uma abordagem direta é medir a distribuição das dimensões das partículas por sedimentação ou elutriação Esses métodos estão baseados na relação entre a velocidade de queda de uma partícula e seu diâmetro A lei de Stokes dá a veloci dade terminal de queda pela ação da gravidade de uma partícula esférica em um meio fluido embora os grãos de cimento não sejam esféricos O meio deve ser obviamente inerte em relação ao cimento Também é importante que seja possível a obtenção de uma dispersão satisfatória dos grãos de cimento já que uma floculação parcial pode produzir uma diminuição da superfície específica aparente Uma evolução desses métodos é o turbidímetro de Wagner ASTM C 1151 O Nesse ensaio a concentração de partículas em suspensão em um dado nível em querosene é determinada com a utilização de um feixe de luz A porcentagem de luz transmitida é me dida por uma fotocélula O turbidímetro em geral apresenta resultados consistentes mas um erro é introduzido ao se considerar uma distribuição uniforme de partículas menores do que 75 µm São exatamente essas partículas mais finas que mais contribuem para a superfície específica do cimento e o erro é especialmente significante com os cimentos mais finos utilizados hoje Um aperfeiçoamento desse método é possível se a concentra ção de partículas de até 5 µm for determinada e se for realizada uma modificação nos cálculos 151 Uma curva típica da distribuição das dimensões das partículas é mostrada na Figura 16 que também apresenta a correspondente contribuição dessas partículas na área superficial total da amostra Conforme citado na página 7 a distribuição das dimensões das partículas depende do método de moagem e varia de fábrica para fábrica 100 º 80 60 a s s 40 Oll º 20 o tt7t O l 6 10 20 30 40 Dimensão da partícula µm 50 60 e Oll Figura 16 Exemplo da distribuição das dimensões das partículas e contribuição de superfí cie acumulada até um determinado tamanho de partícula para 1 grama de cimento N de RT Nas normas brasileiras são utilizadas as expressões área específica e superfície específica ambas coerentes com a definição apresentada Capítulo 1 Cimento Portland 23 Contudo devese admitir que não se sabe ao certo o que é uma boa granulome tria do cimento As partículas devem ser todas do mesmo tamanho ou devem ter uma distribuição tal que sejam capazes de se acomodar de forma compacta Atualmente acreditase que para determinada superficie específica de cimento o desenvolvimento da resistência inicial é maior se pelo menos 50 das partículas tiverem entre 3 e 30 µme respectivamente menos partículas muito finas e muito grossas Temse que uma propor ção de até 95 de partículas na faixa de 3 a 30 µm resulta em uma melhora da resistên cia inicial bem como da resistência final do concreto produzido com esse cimento Para alcançar uma distribuição de dimensões de partículas com tal controle é necessária a utilização de classificadores de alta eficiência em circuitos fechados de moagem de clínquer Esses classificadores reduzem o montante de energia utilizado na moagem1so A razão para o efeito benéfico de partículas de dimensões intermediárias pode ser vista nos resultados obtidos por Aitcin et al191 que mostraram que a moagem do ci mento resulta na segregação de uma determinada parte dos compostos Especificamen te as partículas menores do que 4 µm são muito ricas em S03 e em álcalis As partículas maiores do que 30 µm contêm uma grande proporção de C2S enquanto as partículas entre 4 e 30 µm são ricas em C3S Entretanto deve ser destacado que não existe uma relação simples entre a resis tência do cimento e a distribuição de dimensões das partículas Por exemplo o clínquer exposto ao ar e parcialmente hidratado após a moagem resulta em cimento com uma aparentemente elevada área superficial A área superficial do cimento também pode ser determinada pelo método de per meabilidade ao ar utilizando o equipamento desenvolvido por Lea Nurse O método se baseia na relação entre o fluxo de um fluido através de uma camada de cimento porosa e a área superficial das partículas nela contidas A partir disso a área superficial por unidade de massa pode ser relacionada à permeabilidade de uma camada de determinada porosi dade ou seja que contém um volume fixo de poros no volume total da camada O equipamento para determinação da permeabilidade permeabilimetro é mostrado esquematicamente na Figura l 7 Conhecendose a massa específica do cimento a massa necessária para produzir uma camada de porosidade de 0475 e de 10 mm de espessura pode ser determinada Essa quantidade de cimento é colocada em um recipiente cilíndri co sendo insuflado um fluxo de ar seco com velocidade constante através da camada de cimento A diminuição da pressão é medida por um manômetro conectado no topo e na base da camada A velocidade do fluxo de ar é medida por um fluxômetro que consiste em um tubo capilar posicionado no circuito e um manômetro entre suas extremidades A equação desenvolvida por Carman dá a superficie específica em cm2g conforme segue onde s 14 w pl e p massa específica do cimento gcm3 e porosidade da camada de cimento 0475 no método de ensaio inglês A área da seção transversal da camada 5066 cm2 L altura da camada 1 cm 24 Propriedades do Concreto Ar seco Célula de Figura 17 Equipamento para determinação da permeabilidade permeabilímetro de Lea Nurse h1 queda de pressão através da camada h2 queda de pressão através do fluxômetro entre 25 e 55 cm de querosene K constante do fluxômetro Para determinados permeabilímetro e porosidade a expressão pode ser simplificada para onde K 1 é a constante Nos Estados Unidos e na Europa é utilizada uma modificação do método de Lea Nurse desenvolvida por Blaine O método é descrito pela ASTM C 20407 e pela BS EN 19662010 Nesse caso o ar não passa através da camada a uma velocidade constante mas um volume conhecido de ar passa a uma pressão média estabelecida sendo que a velocida de do fluxo é uniformemente diminuída O tempo t para a passagem do ar é medido sendo a área específica para um determinado aparelho e porosidade padrão de 0500 dada por S K 1i onde K 2 é a constante N de RT No Brasil o método Blaine é normalizado pela NBR NM 76 1998 Capítulo 1 Cimento Portland 25 Os métodos Lea Nurse e Blaine dão resultados de superfície específica bastante aproximados entre si mas bem mais elevados do que o valor obtido pelo método de Wagner Isso se deve à hipótese de Wagner sobre a distribuição das dimensões de partí culas menores do que 75 µm conforme já mencionado A distribuição real nessa faixa é tal que o valor médio de 3 75 µm adotado por Wagner subestima a área superficial dessas partículas No método de permeabilidade ao ar a área superficial de todas as partículas é medida diretamente e o valor resultante da superfície específica é cerca de 18 vezes maior do que o valor obtido pelo método de Wagner A faixa real do fator de conversão varia entre 16 e 22 dependendo da finura do cimento e do teor de sulfato de cálcio Qualquer método dá uma boa noção da variação relativa da finura do cimento para fins práticos isso basta O método de Wagner é um pouco mais informativo já que dá uma indicação da distribuição das dimensões das partículas Uma medida absoluta da superfície específica pode ser obtida pelo método de adsorção de nitrogênio método BET baseado nos estudos de Brunauer Emmett e Teller 145 Enquanto nos métodos de permeabilidade ao ar somente os trajetos contínuos pela camada de cimento contri buem para a medição da área no método de adsorção de nitrogênio a área interna também é acessada pelas moléculas de nitrogênio Devido a isso o valor da superfície específica medida é significativamente maior do que os determinados pelos métodos de permeabilidade ao ar Alguns valores típicos estão mostrados na Tabela 15 A área superficial de pós muito mais finos do que o cimento Portland como a sílica ativa ou a cinza volante não pode ser determinada pelo método de permeabilidade ao ar sendo necessários métodos que fazem uso de adsorção de gás como o método de ad sorção de nitrogênio Esse método exige tempo para sua determinação e pode ser mais indicado o uso de porosimetria por intrusão de mercúrio 169 Entretanto essa técnica ainda não é totalmente aceita As especificações modernas não estabelecem mais valores mínimos para a área es pecífica do cimento Portland e o controle é realizado quando necessário indiretamen te pelas exigências de resistência inicial No entanto pode ser interessante citar que um cimento Portland comum tem área específica entre 350 e 380 m2kg para o cimento de alta resistência inicial esse valor é mais elevado Tabela 15 Superfície específica do cimento medida por diferentes métodos11 Superfície especifica m2kg medida pelo Cimento Método Wagner Método Lea Nurse Método de adsorção de nitrogênio A 180 260 790 B 230 415 1000 N de RT As normas brasileiras vigentes estabelecem valores de área específica mínima para os cimentos Portland comum e composto 240 m2kg 260 m2kg e 280 m2kg respectivamente para as classes de resistência de 25 32 e 40 MPa e para o cimento Portland de alta resistência inicial 300 m2kg Para os demais cimentos não existe especificação 26 Propriedades do Concreto Estrutura do cimento hidratado Várias das propriedades mecânicas do cimento e do concreto endurecido aparentemen te não dependem tanto da composição química do cimento hidratado quanto da estru tura física dos produtos de hidratação vista ao nível de dimensões coloidais Por essa razão é importante ter uma boa ideia das propriedades físicas do gel de cimento A pasta de cimento fresca é uma rede plástica de partículas de cimento em água mas uma vez que a pega tenha ocorrido seu volume aparente ou total permanece apro ximadamente constante Em qualquer estágio de hidratação a pasta endurecida consiste em produtos hidratados mal cristalizados derivados dos diversos compostos identifica dos coletivamente como gel cristais de CaOHi alguns compostos secundários cimen to anidro e espaços residuais preenchidos com água na pasta de cimento fresca Esses vazios são denominados poros capilares mas dentro do gel existem vazios intersticiais denominados poros de gel Estes têm diâmetro nominal na ordem de 3 nm enquanto os poros capilares são de uma a duas ordens de grandeza maiores Existem portanto na pasta hidratada duas classes distintas de poros ambas representadas na Figura 18 Como a maior parte dos produtos de hidratação é coloidal a relação entre o silicato de cálcio hidratado e o CaOHi é de 72 em massa 160 a área superficial da fase sólida aumenta muito durante a hidratação e uma grande quantidade de água livre é adsor vida por essa superfície Caso o movimento de água para ou desde a pasta de cimento seja impedido as reações de hidratação utilizam a água até que muito pouco reste para saturar as superfícies sólidas diminuindo assim a umidade relativa no interior da pasta Esse processo é conhecido como autossecagem e como o gel somente pode se formar em locais com água a autossecagem resulta em menor hidratação quando comparada a uma pasta curada em condições úmidas Entretanto pastas que sofreram esse processo e pos suem relação águacimento maior do que 05 têm uma quantidade de água suficiente para a hidratação ocorrer na mesma velocidade de quando são curadas em ambiente úmido Volume dos produtos de hidratação O espaço total disponível para os produtos da hidratação consiste no volume absoluto do cimento seco mais o volume da água adicionada à mistura Uma pequena perda de Figura 18 Modelo simplificado da estrutura da pasta 122 Os pontos sólidos representam as partículas de gel os espaços intersticiais são poros de gel Os espaços marcados com C são os poros capilares As dimensões dos poros de gel estão aumentadas Capítulo 1 Cimento Portland 27 água devido à exsudação e à retração da pasta ainda plástica pode ser neste estágio desconsiderada Já foi mostrado que a água quimicamente combinada ao C3S e ao C2S corresponde a aproximadamente 24 e 21 da massa de cada silicato respectivamente Para o C3A e o C4AF esses valores são de respectivamente 40 e 37 O último valor é calculado considerando que a reação final de hidratação do C4AF é aproximadamente Conforme já citado esses valores não são precisos visto que nosso conhecimento sobre a estequiometria dos produtos da hidratação do cimento é inadequado para de terminar a quantidade de água combinada quimicamente Portanto é preferível consi derar a água não evaporável como determinada por um método específico ver página 37 Essa água determinada sob condições especificadas148 é adotada como 23 da massa de cimento anidro embora no cimento Tipo II possa chegar a 18 A massa específica dos produtos da hidratação do cimento é tal que eles ocupam um volume maior do que o volume absoluto do cimento anidro mas é menor do que a soma dos volumes do cimento anidro e da água não evaporável em aproximadamente 0254 do volume da última Um valor médio para a massa específica dos produtos de hidratação incluindo poros na estrutura mais densa possível em estado saturado é 216 gcm3 Como exemplo será considerada a hidratação de 100 g de cimento Adotando se a massa específica do cimento seco como 3 15 gcm3 seu volume absoluto será 100315 318 cm3 A água não evaporável conforme já dito é cerca de 23 da massa de cimento ou seja 23 cm3 Os produtos sólidos da hidratação ocupam um volume igual à soma dos volumes do cimento anidro e da água menos 0254 do volume da água não evaporável ou seja 318 023 X 1001 0254 489 ml Como a pasta nessa condição tem uma porosidade característica em torno de 28 o volume de água de gel w8 é Wg 028 489 w8 Portanto w8 190 cm e o volume de cimento hidratado é 489 190 679 cm3 Resumindo temse Massa de cimento seco Volume absoluto do cimento seco Massa de água combinada Volume de água de gel Volume de água total na mistura Relação águacimento em massa Relação águacimento em volume Volume de cimento hidratado Volume original de cimento e água Redução de volume devido à hidratação Volume de produtos hidratados por 1 cm de cimento seco 1000 g 318 cm 230g 190 cm 420 cm 042 132 679 cm 738 cm 59 cm 21 cm Deve ser destacado que se considerou a hidratação ocorrendo em um tubo de en saio lacrado sem qualquer movimento de água para dentro ou para fora do sistema 28 Propriedades do Concreto As mudanças de volume estão mostradas na Figura 19 A diminuição de volume de 59 cm representa o espaço vazio capilar distribuído pela pasta de cimento hidratada Os valores dados são aproximados mas se o total de água fosse menor do que aproxi madamente 42 cm3 a hidratação completa não seria obtida pois o gel somente pode se for mar quando existe água suficiente para as reações quimicas e para o preenchimento dos po ros de gel em formação A água de gel por estar fortemente retida não pode se movimentar nos capilares então não está disponível para a hidratação do cimento ainda por hidratar Dessa forma quando a hidratação em uma amostra selada evolui até o ponto em que a água combinada passa a ser cerca de metade da quantidade inicial não ocorre mais hidratação Seguese portanto que a hidratação total em uma amostra selada somente será possível quando a água de mistura for pelo menos o dobro da água ne cessária às reações químicas ou seja a mistura deve ter uma relação águacimento em massa aproximada a 050 Na prática no exemplo anterior a hidratação total não teria ocorrido pois foi interrompida antes mesmo de os poros ficarem vazios Verificouse que a hidratação se torna muito lenta quando a pressão de vapor de água diminui para menos de 08 da pressão de saturação u 3 Considerese agora a hidratação de uma pasta de cimento curada com água de ma neira que a água possa ser absorvida conforme os capilares se esvaziam pela hidratação Conforme mostrado anteriormente 100 g de cimento 318 cm irão ocupar em caso de hidratação total 679 cm3 Portanto para que não reste cimento anidro e não existam poros capilares a quantidade inicial de água da mistura deveria ser de apro ximadamente 361 cm 679 318 Isso corresponde a uma relação águacimento de 114 em volume ou de 036 em massa Outros estudos sugerem valores próximos a 120 e 038 respectivamente122 Caso a relação águacimento real da mistura admitindose a exsudação seja me nor do que 038 em massa a hidratação completa não será possível já que o volume disponível será insuficiente para acomodar todos os produtos de hidratação É impor tante lembrar que a hidratação somente pode ocorrer na água dentro dos capilares Por exemplo em uma mistura de 100 g de cimento 318 cm e 30 g de água a determinação da quantidade x g de cimento possível de ser hidratada com essa água é dada por 023x X 0254 00585x O volume ocupado pelos produtos sólidos da hidratação é 023x 00585x 0489x 315 A porosidade é wc 028 0489x Wg e a água total é 023x wc 30 onde x 715 g 22 7 cm e wc 135 g Portanto o volume de cimento hidratado é 0489 x 715 135 485 cm3 O volume de cimento anidro é 318227 91 cm então o volume de capilares vazios é 318 30 485 91 42 cm3 420 cm água 318 cm cimento Hidratação 0 3 5 E 0 Capítulo 1 Cimento Portland 29 59 cm poros capilares vazios 190 cm água de gel 489 cm produtos sólidos da hidratação Hidratação 100 Figura 19 Representação esquemática das alterações de volume na hidratação da pasta de cimento com relação água cimento de 042 Caso exista água disponível do meio externo algum cimento ainda pode ser hi dratado A quantidade será tal que os produtos de hidratação ocupem 42 cm a mais do que o volume do cimento seco Determinouse que 227 cm de cimento hidratado ocupam 485 cm 3 ou seja os produtos de hidratação de 1 cm de cimento ocupam 485227 213 cm3 Assim 42 cm podem ser preenchidos pela hidratação de y cm de cimento de modo que 42 yly 2 13 Consequentemente y 3 7 cm Portanto o volume de cimento ainda anidro é 318 227 37 54 cm3 possuindo a massa de 17 g Em outras palavras 19 da massa original de cimento permanece não hidratada e nunca será hidratada devido ao gel já estar ocupando todo o espaço disponível ou seja a relação gelespaço ver página 288 da pasta de cimento hidratada é 10 Deve ser citado que o cimento anidro não é prejudicial à resistência e de fato entre pastas de cimento todas com relação gelespaço de 10 aquelas com maior proporção de cimento anidro ou seja menor relação águacimento têm maior resistência Isso possivelmente ocorre porque as camadas de pasta hidratada que envolvem os grãos de cimento anidro são mais finas 124 Abrams obteve resistências de cerca de 280 MPa em misturas com relação água cimento em massa igual a 008 Entretanto uma pressão considerável é necessária para 30 Propriedades do Concreto a obtenção de uma mistura adequadamente adensada com essas proporções Poste riormente Lawrence 152 produziu compactos de pó de cimento em moldes sob elevadas pressões até 672 MPa usando técnicas de metalurgia do pó Após subsequente hidra tação por 28 dias foram obtidas resistências à compressão de até 375 MPa e à tração de até 25 MPa A porosidade dessas misturas e a relação águacimento equivalente são muito baixas Resistências ainda mais elevadas de até 665 MPa foram obtidas com a utilização de alta pressão e alta temperatura Os produtos da reação nesses compactos entretanto eram diferentes dos obtidos na hidratação normal do cimento189 Ao contrário desses compactos que possuem relação águacimento extremamente baixa caso a relação águacimento seja maior do que cerca de 038 em massa todo o cimento poderá ser hidratado mas também existirão poros capilares Alguns desses capilares irão conter a água excedente da mistura outros serão preenchidos pela água vinda do exterior A Figura 11 O mostra os volumes relativos de cimento anidro de pro dutos de hidratação e de capilares para misturas com diferentes relações águacimento Como mais um exemplo específico considerese a hidratação de uma pasta com relação águacimento de 0475 selada em um tubo adotando a massa do cimento seco igual a 126 g correspondente a 40 cm3 O volume de água será então 0475 x 126 60 cm3 As proporções dessa mistura estão mostradas no lado esquerdo do diagrama da Figura 111 mas na realidade o cimento e a água estão misturados com a água for mando um sistema capilar entre os grãos de cimento anidro 4 4 2 2 Ü O LtLlLUO o 4 4 2 2 o o 00000 00000 NMoo NMoo oóóóóóóóóóó oóóóóóóóóóó Relação águacimento em massa D Água capilar Produtos de hidratação Cimento anidro Figura 11 O Composição da pasta de cimento em diferentes estágios de hidratação º A porcentagem indicada se aplica somente a pastas com espaços preenchidos com água sufi ciente para a acomodação dos produtos no grau de hidratação indicado 60 cm água 40 cm cimento Hidratação 0 3 7 cm poros capilares vazios 335 cm água capilar 120 cm água de gel 308 cm produtos sólidos da hidratação 20 cm cimento an idro Hidratação 50 Capítulo 1 Cimento Portland 31 4cm 3 poros capilares 1 vazios õ 70 cm u água capilar 240 cm água de gel o e o 616 cm produtos sól idos da hidratação Hidratação 100 Figura 111 Representação esquemática para as proporções volumétricas da pasta de ci mento em diferentes estágios de hidratação Considerando a situação em que o cimento se hidrata totalmente a água não eva porável é 023 x 126 290 cm e a água de gel wg é Wg 028 40 2901 0254 wc sendo o volume de água de gel igual a 240 cm e o volume de cimento hidratado igual a 856 cm3 Existem então 60 290 240 70 cm de água remanescente como água capilar na pasta Continuando 100 856 70 74 cm constituem os vazios capilares Caso a pasta de cimento tivesse acesso à água durante a cura esses capilares seriam preenchidos com água Essa é a situação com 100 de hidratação em que a relação gelespaço é 0856 conforme mostrado no lado direito do diagrama da Figura 111 Como informação adicional o diagrama central mostra os volumes dos diferentes componentes quando somente metade do cimento está hidratado A relação gelespaço é então t40 291 0254 24 100 20 0535 32 Propriedades do Concreto Uma abordagem similar a essa de Powers resumida anteriormente tem sido aplicada a cimentos contendo filer calcário ver página 90 i97 Poros capilares Pode ser visto que em qualquer estágio de hidratação os poros capilares representam a parte do volume total que não foi preenchido pelos produtos da hidratação Como esses produtos ocupam mais do que o dobro do volume da fase sólida original ou seja o cimento o volume do sistema capilar é reduzido com o progresso da hidratação Portanto a porosidade capilar da pasta depende tanto da relação águacimento da mistura como do grau de hidratação A velocidade de hidratação do cimento não tem importância per se mas o tipo de cimento influencia o grau de hidratação alcançado a uma determinada idade Conforme citado anteriormente com relações águacimento maiores do que cerca de 038 o volume de gel não é suficiente para preencher todos os espaços disponíveis de forma que existirá determinado volume de poros capilares mesmo após o processo de hidratação ter sido terminado Os poros capilares não podem ser vistos diretamente mas sua dimensão média foi estimada por meio de medições de pressão de vapor em cerca de 13 µm De fato a dimensão dos poros na pasta de cimento hidratada tem ampla variação Estudos rea lizados por Glasseri85 indicam que pastas de cimento maduras contêm poucos poros maiores do que 1 µm sendo a maioria dos poros inferior a 100 nm Eles têm formas va riadas mas conforme mostrado por medições de permeabilidade formam um sistema interconectado aleatoriamente distribuído em toda a pasta de cimento i25 Esses poros capilares interconectados são os principais responsáveis pela permeabilidade da pasta de cimento endurecida e por sua vulnerabilidade a ciclos de congelamento e degelo A hidratação entretanto aumenta o teor de sólidos da pasta e em pastas maduras e densas os capilares podem ser bloqueados pelo gel e segmentados transformandose em poros capilares interconectados somente por poros de gel A ausência da continui dade capilar se deve à combinação de uma relação águacimento adequada com uma cura úmida suficientemente longa O grau de maturação necessário para o cimento Portland comum com diferentes relações águacimento é mostrado na Figura 112 O tempo real para a obtenção da maturidade requerida depende das características do cimento utilizado mas valores aproximados do tempo necessário podem ser vistos na Tabela 16 Para relações águacimento maiores do que 070 mesmo a hidratação com pleta não vai produzir gel suficiente para bloquear todos os capilares Para cimentos Tabela 16 Idade aproximada requerida para produzir a maturidade na qual os capilares se tomam segmentados 126 Relação águacimento em massa 040 045 050 060 070 Maior do que 070 Tempo requerido 3 dias 7 dias 14 dias 6 meses 1 ano Impossível Capítulo 1 Cimento Portland 33 lO 08 o o I V o 06 e I I o º 1 E 04 o o I i cl 02 j O O l 02 03 04 05 06 O 7 Relação águacimento da pasta fresca Figura 112 Correlação entre a relação águacimento e o grau de hidratação em que os ca pilares deixam de ser contínuos extremamente finos a relação águacimento máxima pode ser ainda maior chegando a 10 Por outro lado em cimentos mais grossos esse valor pode ser menor do que O 70 Devido à importância da eliminação de poros capilares contínuos ela é premissa para um concreto ser classificado como bom Poros de gel Analisando agora o gel em si devido ao fato de que pode conter grande quantidade de água evaporável podese afirmar que o gel é poroso mas os poros de gel são na reali dade espaços intersticiais interconectados situados entre as partículas de gel que têm forma de agulhas placas e lâminas Os poros de gel são muito menores do que os poros capilares com diâmetro nominal menor do que 2 ou 3 nm Isso é somente uma ordem de grandeza maior do que a dimensão das moléculas da água Por essa razão a pressão de vapor e a mobilidade da água adsorvida são diferentes das propriedades correspondentes da água livre A quantidade de água reversível indica diretamente a porosidade do gel 124 Os poros de gel ocupam cerca de 28 do volume total do gel sendo o material res tante após a secagem de modo padronizado 148 considerado como sólido O valor real é uma característica de determinado cimento mas é em muito dependente da relação água cimento da mistura e da evolução da hidratação Isso indica que gel de propriedades seme lhantes é formado em todos os estágios e que a hidratação contínua não afeta os produtos já formados Portanto como o volume total de gel aumenta com a evolução da hidratação o volume de poros de gel também aumenta Por outro lado conforme mencionado ante riormente o volume de poros capilares diminui com a evolução da hidratação Uma porosidade de 28 indica que os poros de gel ocupam um espaço equivalente a 13 do volume de sólidos de gel A relação entre a superfície da parte sólida do gel 34 Propriedades do Concreto e o volume de sólidos é igual à de esferas de cerca de 9 nm de diâmetro mas não se deve concluir que o gel é constituído por elementos esféricos As partículas sólidas têm formas variadas e feixes dessas partículas formam uma rede entrelaçada que contém material intersticial mais ou menos amorfo127 Outra maneira de expressar a porosidade do gel é dizer que o volume dos poros é cerca de três vezes o volume da água que forma uma película de espessura igual a uma molécula sobre toda a superfície sólida do gel A área específica do gel foi estimada a partir de medições de adsorção de água como sendo da ordem de 55 x 108 m2m3 ou aproximadamente 200000 m2kg127 Medi ções por espalhamento de raios X a baixo ângulo SAXS obtiveram valores da ordem de 600000 m2kg indicando uma grande área interna às partículas163 Como compa ração o cimento anidro tem superfície específica entre 200 e 500 m2kg e em outro extremo a sílica ativa tem área específica de 22000 m2kg Em relação à estrutura do poro é importante destacar que uma pasta de cimento curada em vapor de alta pressão tem superfície específica em torno de apenas 7000 m2kg Isso mostra uma dimensão de partículas totalmente diferente dos produtos da hidratação a alta pressão e elevada temperatura e de fato esse tratamento resulta em um material quase totalmente microcristalino em vez de gel A superfície específica da pasta de cimento curada em condições normais depende da temperatura de cura e da composição química do cimento Tem sido sugeridoi27 que a relação entre a superfície específica e a massa de água não evaporável que por sua vez é proporcional à porosidade da pasta de cimento hidratada é proporcional a onde os símbolos entre parênteses indicam as porcentagens dos compostos presentes no cimento Parece haver uma pequena variação entre os coeficientes numéricos dos três últimos compostos o que indica que a superfície específica da pasta de cimento hidra tada pouco varia com a mudança na composição do cimento O coeficiente um pouco menor de C3S devese ao fato de este produzir uma grande quantidade de CaOHi microcristalino que tem superfície específica muito menor do que o gel A proporcionalidade entre a massa de água que forma uma película monomolecular sobre a superfície do gel e a massa de água não evaporável na pasta para determinado cimento indica que um gel de aproximadamente mesma superfície específica é formado ao longo do processo de hidratação Em outras palavras durante todo o tempo são formadas partículas de mesma dimensão e as partículas de gel já existentes não apresentam aumento de tamanho Esse entretanto não é o caso de cimentos com elevados teores de C2S128 Resistência mecânica do gel de cimento Existem duas teorias clássicas sobre o endurecimento ou o desenvolvimento da resistên cia do cimento A teoria apresentada por H Le Chatelier em 1882 estabelece que os produtos hidratados têm menor solubilidade do que os compostos originais de modo que os compostos hidratados precipitam a partir de uma solução supersaturada O pro duto precipitado tem a forma de cristais alongados entrelaçados com elevadas proprie dades adesivas e coesivas A teoria coloidal foi proposta por W Michaelis em 1893 e estabelece que o alumi nato cristalino o sulfoaluminato e o hidróxido de cálcio fornecem a resistência inicial Capítulo 1 Cimento Portland 35 Em seguida a água saturada com hidróxido de cálcio ataca os silicatos formando um silicato de cálcio hidratado que sendo praticamente insolúvel forma uma massa gela tinosa Essa massa endurece gradualmente devido à perda de água tanto por secagem externa quanto por hidratação do núcleo anidro dos grãos de cimento sendo obtida assim a coesão À luz do conhecimento atual aparentemente ambas as teorias contêm elementos verdadeiros e são conciliáveis Em especial químicos coloidais observaram que muitos se não todos coloides consistem em partículas cristalinas extremamente pequenas com elevada área superficial Aparentemente isso lhes confere propriedades diferenciadas em relação aos sólidos comuns Dessa maneira o comportamento coloidal é essencial mente uma função da dimensão da área superficial mais do que da estrutura interna irregular das partículas envolvidas i42 No caso do cimento Portland foi observado que quando misturado a uma gran de quantidade de água ele produz em poucas horas uma solução supersaturada de CaOH2 contendo concentrações de silicatos de cálcio hidratados na condição metaes tável12 Esse composto hidratado rapidamente precipita em conformidade com a hipó tese de Le Chatelier O endurecimento subsequente pode ser devido à retirada de água do material hidratado conforme postulado por Michaelis A precipitação do silicato de cálcio hidratado e do CaOHi continua após o período de dormência Em um trabalho experimental posterior foi mostrado que os silicatos de cálcio hidratados têm na realidade a forma de cristais intertravados extremamente pequenos dimensões na ordem de nanômetros 12o e devido à sua dimensão poderiam muito bem ser descritos como gel Quando o cimento é misturado com uma pequena quan tidade de água o grau de hidratação provavelmente é ainda pior com máformação dos cristais Portanto a controvérsia entre Le Chatelier e Michaelis é reduzida prin cipalmente a uma questão de terminologia pois o que está sendo tratado é um gel constituído por cristais Além disso a solubilidade da sílica aumenta significativamente em um pH acima de 10 de modo que é possível a atuação do mecanismo de Michaelis no início e posteriormente do de Le Chatelier Uma discussão mais detalhada dos dois mecanismos é apresentada por Baron Santeray i94 O termo gel de cimento é adotado por conveniência embora não seja correto para incluir o hidróxido de cálcio cristalino O termo gel é portanto utilizado para definir a massa coesiva de cimento hidratado em sua pasta mais densa isto é incluindo os poros de gel estando a porosidade característica em cerca de 28 A origem real da resistência do gel não é totalmente entendida mas provavelmente vem de dois tipos de forças de coesão i27 O primeiro tipo é a atração fisica entre superfi cies sólidas separadas somente pelos pequenos poros de gel menos do que 3 nm Essa atração é normalmente denominada ligação de van der Waals A origem da segunda força de coesão está nas ligações químicas Devido ao gel de cimento ser de expansão limitada isto é as partículas não podem ser dispersas pela adi ção de água aparentemente as partículas de gel são interligadas por forças quimicas Elas são muito mais fortes do que as forças de van der Waals mas abrangem apenas uma pequena fração das partículas de gel Por outro lado uma área superficial tão elevada quanto a do gel de cimento não é condição necessária para o desenvolvimento de alta resistência Por exemplo a pasta de cimento curada em vapor à alta pressão tem pequena área superficial e excelentes propriedades hidráulicas114 36 Propriedades do Concreto Não se pode portanto avaliar a importância relativa das ligações quimica e física mas não há dúvidas de que ambas contribuem para a notável resistência da pasta de cimento endurecida Deve ser assumido que o entendimento da natureza das ligações da pasta de cimento hidratada e de sua aderência ao agregado ainda é imperfeita Conforme citado por Nonat Mutin 192 a microestrutura não foi relacionada às propriedades mecânicas Água retida na pasta de cimento hidratada A presença de água no cimento hidratado foi mencionada diversas vezes A pasta de cimento é na realidade higroscópica devido à característica hidrofílica do cimento aliada à presença de poros submicroscópicos O teor real de água na pasta depende da umidade do ambiente Em especial devido às suas dimensões relativamente grandes os poros capilares se esvaziam quando a um idade relativa é menor do que 45 125 mas a água é adsorvida nos poros de gel mesmo em umidades ambientes muito baixas Podese portanto inferir que a água no cimento hidratado é retida em diferentes graus de energia Em um extremo está a água livre no outro está a água quimicamente combinada que constitui parte definitiva dos compostos hidratados Entre essas duas categorias está a água de gel retida em diversas outras formas A água retida pelas forças superficiais das partículas de gel é denominada água adsor vida e parte dela retida entre as superfícies de determinados planos em um cristal é co nhecida como água interlamelar ou zeolítica A água da estrutura é a parte da água de cris talização que não está quimicamente associada aos principais constituintes da estrutura Uma representação esquemática pode ser interessante e está apresentada na Figura 113 A água livre é retida nos capilares e está além do alcance das forças superficiais da fase sólida Não existe técnica válida para determinar a distribuição da água entre os diferentes estados tampouco é fácil estabelecer essas divisões a partir de considerações teóricas já que a energia de ligação da água combinada nos compostos hidratados é da mesma ordem de grandeza que a energia de ligação da água adsorvida Entretanto pesquisas utilizando ressonância magnética nuclear sugerem que a água de gel possui a mesma energia de ligação que a água interlamelar em algumas argilas expansivas então a água de gel pode muito bem estar na forma interlamelar 154 Uma divisão interessante da água no cimento hidratado necessária para fins de pesquisa embora um tanto arbitrária é feita em duas categorias evaporável e não eva porável Isso é realizado pela secagem da pasta de cimento até o equilíbrio ou seja a Lâminas de CSH Figura 113 Provável estrutura dos silicatos hidratados 53 Capítulo 1 Cimento Portland 37 constância de massa a determinada pressão de vapor O valor usual é 1 Pa a 23 ºC obtido sobre MgCl04i2Hp A secagem a vácuo com o coletor de umidade mantido a 79 ºC também tem sido utilizada correspondendo assim à pressão de vapor de 007 Pa148 Alternativamente a água evaporável pode ser determinada pela diferença após secagem a uma temperatura mais elevada em geral 105 ºC por congelamento ou por meio da remoção com um solvente Todos esses métodos classificam a água conforme a possibilidade ou não de ser re movida a determinada pressão de vapor reduzida Essa divisão é arbitrária visto que a relação entre a pressão de vapor e o teor de água do cimento é contínua Ao contrário dos compostos hidratados cristalinos nenhuma descontinuidade ocorre nessa relação Em termos gerais entretanto a água não evaporável contém aproximadamente toda a água quimicamente combinada bem como parte da água não retida por ligações químicas Essa água tem uma pressão de vapor mais baixa do que a pressão atmosférica e a quan tidade da água é na verdade uma função contínua da pressão de vapor do ambiente A quantidade de água não evaporável aumenta com a continuidade da hidratação mas na pasta saturada a água não evaporável pode nunca ser mais do que metade da água total presente Em um cimento bem hidratado a água não evaporável é cerca de 18 em massa do material anidro Essa proporção aumenta até 23 nos cimentos totalmente hidratados11 O fato de o primeiro volume poder ser utilizado como uma medida da quan tidade do gel de cimento presente ou seja o grau de hidratação devese à proporcionali dade entre a quantidade de água não evaporável e o volume de sólidos da pasta de cimento A maneira como a água é retida na pasta de cimento determina a energia de li gação Por exemplo 1670 J são usados para estabelecer a ligação de 1 g de água não evaporável enquanto a energia da água de cristalização do CaOHi é de 3560 Jg Da mesma forma a massa específica da água varia sendo de aproximadamente 12 gcm3 para a água não evaporável 11 gcm3 para a água de gel e 10 gcmpara a água livre124 Tem sido sugerido que o aumento da massa específica da água adsorvida em baixas concentrações superficiais não é resultado de compressão mas da orientação ou do or denamento das moléculas na fase adsorvida devido à ação das forças superficiais 112 re sultando na chamada pressão de dissociação Essa é a pressão presumida para manter contra as ações externas o filme de moléculas adsorvidas A confirmação da hipótese de que as propriedades da água adsorvida são diferentes daquelas da água livre é feita por medidas da absorção de microondas pela pasta de cimento endurecida164 Calor de hidratação do cimento Como várias reações químicas a hidratação dos compostos do cimento é exotérmica com liberação de energia de até 500 Jg Como a condutividade térmica do cimento é relativamente baixa ele atua como um isolante o que pode causar uma elevação impor tante da temperatura no interior de uma grande massa de concreto durante a hidrata ção Ao mesmo tempo o exterior da massa de concreto perde parte do calor formando um significativo gradiente de temperatura com posterior resfriamento que resulta em sérios problemas de fissuração Esse comportamento entretanto é modificado pela flu ência do concreto ou pela isolação das superficies do concreto Por outro lado o calor produzido durante a hidratação do cimento pode prevenir o congelamento da água capilar no concreto fresco recémlançado em tempo frio podendo a rápida evolução de calor ser vantajosa Fica claro portanto que é importante conhecer as 38 Propriedades do Concreto propriedades de geração de calor dos diversos cimentos com vista a selecionar o cimento mais apropriado a determinado fim Ainda pode ser dito que a temperatura do concreto jovem também pode ser influenciada por meios artificiais de aquecimento ou resfriamento O calor de hidratação é a quantidade de calor em joules por grama de cimento anidro liberada até a hidratação completa a determinada temperatura O método mais comum para a determinação do calor de hidratação é a medição do calor de uma solu ção de cimento anidro e cimento hidratado em uma mistura de ácidos nítrico e hidro fluorídrico A diferença entre os dois valores indica o calor de hidratação Esse método é descrito pela BS 4550381978 e é similar ao método da ASTM C 18605 Apesar de não haver dificuldades no ensaio devese cuidar para que não ocorra a carbonatação do cimento anidro pois a absorção de 1 de C02 resulta na diminuição aparente de 243 Jg no total de calor de hidratação que varia entre 250 e 420 Jg129 A temperatura na qual ocorre a hidratação afeta bastante a velocidade de desen volvimento conforme mostram os dados da Tabela 1 7 que indica o calor liberado em 72 horas a diferentes temperaturas uo A influência da temperatura no calor liberado em longo prazo é pequena182 Rigorosamente falando o calor de hidratação como medido consiste no calor químico das reações de hidratação e no calor da adsorção de água na superfície do gel formado pelo processo de hidratação Este contribui com cerca de 14 do calor total então o calor de hidratação é na realidade um valor composto124 Para fins práticos não é o calor total de hidratação que interessa mas sua veloci dade de desenvolvimento A mesma quantidade total de calor pode ser dissipada em um período de tempo maior resultando em menor elevação de temperatura A velocidade do desenvolvimento de calor pode ser facilmente medida em um calorímetro adiabático e curvas típicas que relacionam tempo e temperatura obtidas sob condições adiabáti cas são mostradas na Figura 114 a relação 124 representa a proporção em massa de cimentoagregado miúdoagregado graúdo Para cimentos Portland comuns Bogue12 observou que cerca de metade do total de calor é liberado entre um e três dias cerca de 75 em sete dias e entre 83 e 91 em seis meses O valor real do calor de hidratação depende da composição química do cimento e é bastante próximo da soma do calor de hidratação dos compostos individuais quan Tabela 17 Calor de hidratação liberado a diferentes temperaturas após 72 horas13º Calor de hidratação liberado a 4ºC 24ºC 32ºC 41 ºC Tipo de cimento Jg Jg Jg Jg 1 154 285 309 335 III 221 348 357 390 IV 108 195 192 214 N de RT A determinação do calor de hidratação a partir do calor de dissolução é normalizada no Brasil pela NBR 88092013 Existe ainda a determinação pelo método da garrafa de Langa vant normalizado pela NBR 120061990 Capítulo 1 Cimento Portland 39 50 G 40 30 E 1l 20 e o i 10 til o Tempo após lançamento horas Figura 114 Elevação de temperatura em um concreto 1 24 relação água cimento de 060 produzido com diferentes cimentos e curado adiabaticamente131 A figura mostra o calor de hidratação total de cada cimento depois de três dias Crown copyright do hidratados separadamente Devido à composição química de um cimento seu calor de hidratação pode ser calculado com um razoável grau de precisão Valores típicos do calor de hidratação dos compostos puros são dados na Tabela 18 Deve ser ressaltado que não existe relação entre o calor de hidratação e as proprie dades aglomerantes dos compostos individuais Woods Steinour Starke133 realizaram ensaios em vários cimentos comerciais e com a utilização do método dos mínimos qua drados calcularam a contribuição de cada componente ao calor total de hidratação do cimento A equação obtida para o calor de hidratação de 1 g de cimento foi onde os termos entre parênteses indicam a porcentagem em massa de cada componen te no cimento Um estudo posterior183 confirmou a contribuição dos vários compostos ao calor de hidratação do cimento exceto do C2S cuja contribuição é cerca da metade da indicada anteriormente Como os compostos se hidratam em velocidades diferentes nos estágios iniciais de hidratação a velocidade da liberação de calor e o calor total dependem do teor de compostos do cimento Assim concluise que reduzindo a proporção dos compostos Tabela 18 Calor de hidratação dos compostos puros32 Composto Calor de hidratação Jg 502 260 867 419 40 Propriedades do Concreto 300 250 0 200 o e 150 ª 100 u 50 o 4 Teor de C3A 12 Tempo horas 16 20 24 Figura 11 S Influência do teor de C3A na liberação de calor32 teor de C35 aproximadamente constante de maior velocidade de hidratação C3A e C3S conseguese a diminuição da liberação de calor nas primeiras idades do concreto A finura do cimento também influencia a velocidade de liberação de calor O aumento da finura acelera as reações de hidratação e portanto aumenta a liberação de calor É razoável considerar que a liberação inicial de cada composto é proporcional à superficie específica do cimento Nos estágios mais avançados de hidratação entretanto o efeito da área superficial é desprezível e o calor total liberado não é afetado pela finura do cimento A influência do C3A e do C3S pode ser avaliada nas Figuras 115 e 116 Como mencionado para várias utilizações do concreto o controle da liberação de calor é 350 Teor de C 3S 62 300 45 47 250 200 o 16 e 150 o u 100 50 o 4 12 16 20 24 Tempo horas Figura 116 Influência do teor de C35 na liberação de calor32 teor de C3A aproximadamente constante Capítulo 1 Cimento Portland 41 vantajoso e cimentos adequados foram desenvolvidos Um desses é o cimento Portland de baixo calor de hidratação discutido em detalhes no Capítulo 2 A velocidade de libe ração de calor desse e de outros cimentos é apresentada na Figura 117 A quantidade de cimento na mistura também influencia a liberação total de calor Dessa forma a riqueza da mistura ou seja o teor de cimento pode ser alterada a fim de controlar a liberação de calor Influência do teor de compostos nas propriedades do cimento Na seção anterior mostrouse que o calor de hidratação do cimento é uma função aditiva simples do teor dos compostos do cimento Isso poderia indicar portanto que os diversos compostos hidratados mantêm sua identidade no gel de cimento que então poderia ser considerado como uma mistura fisica refinada ou consistindo em copolímeros dos pro dutos de hidratação Outra confirmação dessa suposição é obtida a partir de medidas da superficie específica de cimentos hidratados com diferentes quantidades de C3S e C2S já que os resultados coincidem com as áreas superficiais dos compostos hidratados puros Da mesma forma a água de hidratação comprova a aditividade dos compostos individuais Esse argumento entretanto não se estende a todas as propriedades da pasta de cimento endurecida especialmente à retração à fluência e à resistência embora o teor de compostos indique as propriedades que serão obtidas Em especial a composição controla a velocidade de liberação de calor de hidratação e a resistência do cimento ao ataque por sulfatos de modo que valoreslimite de óxidos ou do teor de compostos são 400 r75 E o 8 e 300 Cf g g 200f7c9tttI o u 3 dias 7 dias 28 dias 3 meses Idade escala logarítmica 1 ano 6 anos Figura 117 Liberação de calor de hidratação de diversos cimentos curados a 21 ºC relação águacimento igual a 040 u 4 42 Propriedades do Concreto 80 70 f 60 6 o 50 40 E o 30 e 20 10 o 7 28 90 180 360 Idade dias Figura 118 Desenvolvimento de resistência de compostos puros segundo Bogue2 prescritos por algumas normas Os limites da ASTM C 15009 são menos restritivos do que anteriormente ver Tabela 19 A diferença entre as velocidades iniciais de hidratação do C3S e do C2S os dois silicatos principalmente responsáveis pela resistência da pasta de cimento hidratada já foi tratada anteriormente Uma conveniente regra aproximada estabelece que o C3S contribui mais para a resistência durante as primeiras quatro semanas e que o C2S in fluencia o ganho de resistência daí para frente us Na idade aproximada de um ano os dois compostos massa a massa contribuem de maneira quase igual para a resistência final u 6 Observouse que o C3S e o C2S puros têm resistência aproximada de 70 MPa na idade de 18 meses mas na idade de sete dias o C2S não tinha qualquer resistência en quanto o C3S atingia cerca de 40 MPa O desenvolvimento de resistência dos compostos puros geralmente aceito é mostrado na Figura l18 Os valores relativos da contribuição dos compostos individuais à resistência en tretanto têm sido questionados187 Ensaios com partículas de mesma distribuição de dimensões e relação águasólido fixa de 045 mostraram que até a idade mínima de um ano o C2S possui menor resistência do que o C3S Apesar disso ambos os silicatos são muito mais resistentes do que o C3A e o C4AF embora este exiba certa resistência enquanto o C3A tem resistência insignificantet87 ver Figura 119 Tabela 19 Limites dos teores de compostos para cimentos da ASTM C 15009 Tipo de cimento Composto 1 II III IV V C3Smáximo 35 C2Smínimo 40 C3Amáximo 8 15 7 5 C4AF 2C3A máximo 25 Capítulo 1 Cimento Portland 43 100 f 80 6 o I 60 a E o 40 e I E 20 C3A C4AF o 100 200 300 400 Idade dias Figura 119 Desenvolvimento da resistência de compostos puros segundo Beaudoin Ra machandran extraída da referência 187 com gentil permissão da Elsevier Science Ltd Ki dlington Reino Unido Conforme mencionado na página 15 os silicatos de cálcio aparecem nos cimentos comerciais em uma forma impura Essas impurezas podem afetar bastante a velo cidade de reação e o desenvolvimento da resistência dos compostos hidratados Por exemplo a adição de 1 de Al20 3 ao C3S puro aumenta a resistência inicial da pasta hidratada conforme mostrado na Figura 120 Segundo Verbeck 155 esse aumento de resistência é resultado da ativação da rede cristalina do silicato devido à introdução da alumina ou magnésio na rede resultando em distorções estruturais ativantes A velocidade de hidratação do C2S também é acelerada pela presença de outros componentes no cimento mas dentro da variação usual do teor de C2S nos cimentos modernos até 30 o efeito não é grande A influência dos outros compostos principais no desenvolvimento da resistência do cimento não foi determinada tão claramente O C3A contribui para a resistência 100 f 90 6 80 o 70 I 60 E 50 o 40 I C 3S puro 30 I C 3S com 1 de Al20 3 e 20 I 10 l o 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Idade dias Figura 120 Desenvolvimento da resistência de C35 puro e C35 com 1 de Al 20 3155 44 Propriedades do Concreto da pasta de cimento entre um e três dias e possivelmente por mais tempo mas causa regressão em idade avançada em especial em cimentos com elevado teor de C3A ou de C3A C4AF O papel do C3A ainda é controverso mas não tem importância prática para a resistência O papel do C4AF na resistência do cimento também é discutível mas com certeza sua contribuição não é significativa É provável que o Ca0Fep3 coloidal hidratado seja depo sitado nos grãos de cimento atrasando a evolução da hidratação dos demais compostos 17 A partir do conhecimento da contribuição dos compostos individuais existentes para a resistência é possível prever a resistência do cimento com base nos teores dos compostos conforme a seguinte expressão onde os símbolos entre parênteses representam a porcentagem em massa do compos to e a b etc são constantes que representam a contribuição de 1 do composto cor respondente à resistência da pasta de cimento hidratada O uso dessa expressão tornaria fácil a previsão da resistência do cimento na eta pa de fabricação e poderia diminuir a necessidade de ensaios convencionais Essa rela ção em ensaios laboratoriais com cimentos preparados a partir dos quatro principais compostos puros realmente existe porém na prática a contribuição dos diferentes compostos não é simplesmente aditiva e foi constatado que depende da idade e das condições de cura Em termos gerais o que pode ser dito é que um aumento no teor de C3S aumenta a resistência em até 28 dias156 A Figura 121 mostra a resistência aos sete dias de ar gamassas normalizadas produzidas com cimentos de diferentes composições obtidos de diferentes fábricas u 7 O teor de C2S influencia positivamente a resistência somente aos cinco e aos 10 anos O C3A tem influência positiva até sete ou 28 dias mas negati va posteriormente 156 157 A influência dos álcalis é analisada na página 46 A previsão dos efeitos na resistência de outros compostos além dos silicatos é incerta e segundo Lea us essas discrepâncias podem ser causadas pela presença de fase vítrea no clínquer conforme discutido mais detalhadamente na próxima seção 40 o 30 o a E 20 o x IL 0 Ll 0 l 10 e o 25 30 35 40 45 50 55 Teor de C 3S Figura 121 Relação entre a resistência da pasta de cimento aos sete dias e o teor de C35 no cimento 37 Cada ponto representa o cimento de uma fábrica Capítulo 1 Cimento Portland 45 Além do mais uma revisão profunda realizada por Odleri79 mostrou que uma equação de aplicação geral para previsão da resistência de cimentos comerciais não é possível por diversas razões São elas a interação entre os compostos a influência dos álcalis e do sulfato de cálcio e a influência da distribuição de dimensões dos grãos do cimento A presença da fase vítrea que não contém todos os compostos na mesma proporção que o restante do clínquer mas exerce influência sobre a reatividade bem como a quantidade de cal livre também são fatores que variam entre cimentos com nominalmente a mesma proporção dos quatro compostos principais Temse tentado estabelecer equações de previsão para argamassas com base em parâmetros que incluem além dos compostos principais valores para S03 CaO MgO e relação águacimento 193 mas a confiabilidade dessas equações é mínima Pelo exposto até agora podese concluir que as relações entre resistência e teores dos compostos dos cimentos Portland em geral são de natureza estocástica Variações nessas relações advêm do fato de elas ignorarem algumas variáveis envolvidas1 14 Pode ser dito em todo caso que todos os constituintes do cimento Portland hidratado con tribuem de alguma forma para a resistência na medida em que todos os produtos hi dratados preenchem espaços e assim reduzem a porosidade Além disso existem algumas indicações de que o comportamento aditivo não pode ser totalmente realizado Em especial Powers122sugere que os mesmos produtos são for mados em todos os estágios da hidratação da pasta de cimento Isso decorre do fato de que para determinado cimento a área superficial do cimento hidratado é proporcional à quantidade de água de hidratação quaisquer que sejam a relação águacimento e sua idade Assim as velocidades fracionais de hidratação das proporções de todos os com postos em determinado cimento seriam as mesmas Esse é provavelmente o caso em que somente a velocidade de difusão através da película de gel seja o fator determinante mas não nas primeiras idades 165 por exemplo até os sete dias149 A confirmação de velocida des fracionais iguais foi obtida por Khalil Ward 17o mas hoje se admite que a hidrata ção dos diferentes compostos ocorra em velocidades diferentes igualandose mais tarde Outro fator que influencia a velocidade de hidratação é o fato de a composição não ser a mesma nos diferentes pontos no espaço Isso decorre do fato de que para ocorrer a difusão desde a superfície da parte ainda não hidratada do grão de cimento para o espaço externo ver página 13 deve haver uma diferença na concentração de íons O espaço externo é saturado mas internamente é supersaturado Essa difusão influencia a velocidade de hidratação Por isso é provável que nem a sugestão de velocidades fracionais iguais de hidra tação nem a consideração de que cada componente se hidrata em velocidades inde pendentes dos demais compostos sejam válidas Na realidade devese admitir que o conhecimento sobre as velocidades de hidratação ainda é insatisfatório Por exemplo observouse que a quantidade de calor de hidratação por unidade de massa é constante em todas as idadesi34 ver Figura 122 sugerindo que a natureza dos produtos de hidratação não varia com o tempo Portanto é razoável adotar a hipótese da velocidade de hidratação fracionai igual dentro da limitada variação da composi ção dos cimentos Portland comuns e de alta resistência inicial Entretanto em cimentos cujos teores de C2S são mais elevados do que os dos cimentos citados não se observa esse comportamento Medições do calor de hidratação indicam que o C3S se hidrata antes e que parte do C2S é hidratada mais tarde 46 Propriedades do Concreto g o 300 g O a 200 O o u 100 00 008 O l 2 O l 6 020 024 Teor de água não evaporável da massa de cimento Figura 122 Relação entre o calor de hidratação e a quantidade de água não evaporável para o cimento Portland comum 22 Além disso a estrutura inicial da pasta estabelecida no momento da pega influen cia em muito a estrutura subsequente dos produtos de hidratação Essa estrutura in fluencia em especial a retração e o desenvolvimento da resistência 114 Não é surpresa portanto que exista uma relação definitiva entre o grau de hidratação e a resistência A Figura 123 mostra uma relação experimental entre a resistência à compressão do concreto e a água combinada em uma pasta de cimento com relação águacimento de 025 139 Esses resultados são coerentes com as observações de Powers sobre a relação gel espaço segundo as quais o aumento da resistência da pasta de cimento é uma função do aumento do volume relativo de gel independentemente da idade da relação águaci mento ou do teor de compostos do cimento A área superficial total da fase sólida entre tanto tem relação com o teor de compostos que afeta o valor real da resistência final 122 Efeito dos álcalis Os efeitos dos componentes secundários na resistência do cimento são complexos e ain da não totalmente conhecidos Ensaios13 sobre a influência dos álcalis mostraram que o aumento da resistência após a idade de 28 dias é fortemente afetado pelo teor de álcalis Quanto maior a quantidade de álcalis presente menor o ganho de resistência Isso foi con firmado por dois estudos estatísticos realizados com centenas de cimentos comerciais156º 157 O baixo ganho de resistência entre três e 28 dias pode ser atribuído ao K20 solúvel em água presente no cimento 158 Por outro lado no caso de ausência total de álcalis a resis tência inicial da pasta de cimento pode ser anormalmente baixa158 Ensaios de resistência acelerada ver página 649 mostraram que para até 04 de Nap a resistência aumenta com a elevação do teor de álcalis175 Figura 124 A influência dos álcalis na resistência é complicada pelo fato de que eles podem estar incorporados nos silicatos de cálcio hidratados ou podem existir como sulfatos so lúveis sendo que as consequências não são as mesmas nos dois casos Acreditase que o Capítulo 1 Cimento Portland 47 16 14 õ Jl o 12 º E 10 O E X v X J X X O 6 O õ E 4 o f X l 2 o 10 20 30 40 50 Resistência à compressão de um concreto 1 24 MPa Figura 123 Relação entre a resistência à compressão e o teor de água combinada K20 substitua uma molécula de CaO no C2S com o consequente aumento além do va lor calculado do teor de C3S 16 No entanto os álcalis em geral aumentam a resistência inicial e reduzem a resistência final 179 Osback 195 confirmou que um teor mais elevado de álcalis no cimento Portland aumenta a resistência inicial e diminui a resistência final Sabese que os álcalis reagem com agregados conhecidos como alcalirreativos ver página 150 e cimentos utilizados nessas circunstâncias em geral têm o teor de álca 20 O e 10 l o 0 1 02 03 Na20 Figura 124 Efeito do teor de álcalis na resistência acelerada 75 04 05 48 Propriedades do Concreto lis limitado a 06 expresso como Na20 equivalente Esses cimentos são conhecidos como cimentos de baixo teor de álcalis Outra consequência da presença de álcalis no cimento deve ser mencionada A pas ta de cimento Portland fresca tem alcalinidade muito elevada pH acima de 125 mas em um cimento com um teor de álcalis elevado o pH é ainda maior Como consequên cia a pele humana pode sofrer dermatites ou queimaduras e os olhos também podem ser afetados Por essa razão é essencial o uso de equipamentos de proteção individual Foi visto que os álcalis são importantes constituintes do cimento mas informações completas sobre seu papel ainda devem ser obtidas Pode ser destacado que o uso de pré aquecedores nas modernas fábricas de processo por via seca tem levado a um aumento do teor de álcalis de cimentos produzidos com determinadas matériasprimas O teor de álcalis portanto deve ser controlado mas limites muito rígidos resultam em aumento no consumo de energia176 A coleta mais eficiente de pó também aumenta o teor de álcalis do cimento quando da reincorporação do pó ao cimento pois o pó contém grande quantida de de álcalis podendo chegar a 15 caso em que o pó ou parte dele deve ser descartado Efeitos da fase vítrea no clínquer Deve ser lembrado que durante a formação do clínquer no forno cerca de 20 a 30 do material se funde Subsequentemente no resfriamento acontece a cristalização mas sempre existe parte do material que não é resfriada adequadamente formando uma fase vítrea De fato a velocidade de resfriamento do clínquer afeta significativamente as propriedades do cimento Caso o resfriamento seja tão lento que ocorra a cristalização completa por exemplo em laboratório o f3C2S pode ser convertido em JLC2S Essa conversão pode ser acompanhada por expansão e transformação em pó sendo conhe cida como pulverização Além disso a hidratação do JLC2S é muito lenta sendo inviável seu uso como material cimentício Entretanto o Al20 3 o MgO e os álcalis podem esta bilizar o f3C2S mesmo em resfriamento muito lento em todos os casos práticos Outra razão pela qual é desejável alguma fase vítrea é seu efeito nas fases crista linas A alumina e o óxido férrico são completamente fundidos nas temperaturas de clinquerização e no resfriamento produzem C3A e C4AF A extensão da fase vítrea poderia então influenciar significativamente esses compostos enquanto os silicatos que são formados principalmente como sólidos seriam pouco afetados Deve ser desta cado também que a fase vítrea pode ainda reter grande quantidade de compostos se cundários como os álcalis e o MgO fazendo com que este não esteja disponível para a hidratação expansiva14 Concluise portanto que o rápido resfriamento de clínqueres com alto teor de magnésio é vantajoso Como os aluminatos são atacados por sulfatos o fato de estarem contidos na fase vítrea também seria uma vantagem O C3A e o C4AF na forma vítrea podem se hidratar em uma solução sólida de C3AH6 e C3FH6 resistente aos sulfatos Uma fase vítrea de grandes proporções entretanto afeta negativamente a moabilidade do clínquer Por outro lado existem algumas vantagens no baixo teor de fase vítrea Em alguns cimentos um maior grau de cristalização resulta em aumento no teor de C3S Um controle rigoroso da velocidade de resfriamento do clínquer a fim de produzir o grau de cristalização desejado é extremamente importante A faixa de variação do teor de fase vítrea nos clínqueres comerciais determinada pelo método do calor de dissolução está entre 2 e 21141 A análise por microscopia ótica indica valores bem mais baixos Capítulo 1 Cimento Portland 49 Deve ser relembrado que a composição de Bogue considera a cristalização total do clínquer para a obtenção dos produtos de equilíbrio e que a reatividade da fase vítrea é distinta daquela dos cristais de composição similar A velocidade de resfriamento do clínquer bem como outras características do pro cesso de fabricação do cimento afetam a resistência do cimento e isso é um obstáculo para o desenvolvimento de uma expressão que relacione a resistência do cimento a sua composição Apesar disso para um processo de fabricação se a velocidade de resfria mento do clínquer for mantida constante existirá uma relação definitiva entre o teor de compostos e a resistência Ensaios de propriedades do cimento A fabricação do cimento exige um controle rigoroso e inúmeros ensaios são realizados nos laboratórios das fábricas para garantir a qualidade desejada e o atendimento às exigências das normas É recomendável entretanto que compradores ou laboratórios independentes realizem ensaios de aceitação ou examinem as propriedades de um ci mento a ser utilizado para um fim específico Ensaios sobre a composição química e a finura estão prescritos respectivamente nas normas europeias BS EN 19612005 e BS EN 19662010 Outros ensaios estão prescritos pela BS 455031 1978 para os cimentos Portland comuns e de alta resistência inicial Outras normas relevantes serão menciona das quando da discussão de outros tipos de cimento no Capítulo 2 Consistência da pasta normal Para a determinação dos tempos de início e fim de pega e para a determinação da ex pansibilidade é preparada uma pasta de cimento pura de consistência normalizada Portanto é necessária a determinação para qualquer tipo de cimento da quantidade de água na pasta que resulte na consistência desejada A consistência é medida pelo aparelho de Vicat mostrado na Figura 125 utilizan do uma sonda de 10 mm de diâmetro fixada ao suporte da agulha Uma pastateste de cimento e água é misturada de modo padronizado e colocada no molde A sonda é co locada em contato com a superficie superior da pasta e solta sob ação do próprio peso sendo a profundidade de penetração dependente da consistência A pasta é considerada padrão pela BS EN 19632005 quando a sonda penetra até 6 1 mm medidos desde o fundo do molde A quantidade de água é expressa como uma porcentagem da massa de cimento seco e os valores usuais variam entre 26 e 33 N de RT No Brasil as determinações das exigências químicas são normalizadas pelas se guintes NBR NM 1112012 e 1122012 determinação dos óxidos principais 122012 e 132012 versão corrigida 2013 determinação de óxido de cálcio livre 142012 determinação de dió xido de silício óxido férrico óxido de alumínio óxido de cálcio e óxido de magnésio 162012 determinação de anidrido sulfúrico 172012 determinação de óxido de sódio e óxido de potás sio 192012 determinação de enxofre na forma de sulfeto 202012 determinação de dióxido de carbono 212012 determinação de dióxido de silício óxido férrico óxido de alumínio óxido de cálcio e óxido de magnésio 1242009 determinação de óxidos de Ti P e Mn e 1251997 deter minação de dióxido de carbono A existência de mais de uma norma para uma mesma determina ção se deve a diferentes métodos de ensaios N de RT O ensaio para a determinação da consistência da pasta normal no Brasil também utiliza o aparelho de Vicat e é normalizado pela NBR NM 432003 50 Propriedades do Concreto Agulha para início de pega Molde com pasta de cimento CtJ Figura 125 Aparelho de Vicat Tempo de pega íl Agulha para 1 fimdepega Os processos físicos da pega foram discutidos na página 19 Aqui a determinação dos tempos de pega será discutida resumidamente Os tempos de pega são medidos com a utilização do aparelho de Vicat Figura 125 com diferentes dispositivos de penetra ção O método de ensaio está normalizado pela BS EN 19632003 Para a determinação do início de pega utilizase uma agulha com diâmetro de 113 005 mm Sob a ação de um peso especificado essa agulha é utilizada para a penetração na pasta de consistência normal colocada em um molde É dito que ocorreu o início de pega quando a agulha devido ao enrijecimento da pasta não penetra mais do que 5 1 mm O início de pega é expresso pelo tempo decorrido a partir da adição de água ao cimento A BS EN 19712000 estabelece 60 minutos como o tempo mínimo para o início de pega para cimentos de resistência de 425 MPa 75 minutos para cimen tos de resistência de 525 MPa e 45 minutos para cimentos de resistências mais elevadas Também utilizando o aparelho de Vicat prescrito na norma ASTM C 19108 a norma ASTM C 15009 prescreve o tempo mínimo de 45 minutos para o início de pega Um ensaio alternativo utilizando a agulha de Gilmore é normalizado pela ASTM C 26608 e resulta em um maior valor para o início de pega O tempo de início de pega para cimentos com elevado teor de alumina é prescrito pela BS 91521972 entre duas e seis horas O fim de pega é determinado por uma agulha similar com um acessório de metal oco para deixar uma marca circular de 5 mm de diâmetro acoplado 05 mm acima da ponta da N de RT O tempo mínimo de início de pega especificado para todos os cimentos brasileiros é de uma hora sendo que o ensaio normalizado pela NBR NM 652003 utiliza a agulha de Vicat O início de pega é determinado quando a agulha penetra na pasta até uma distância de 4 1 mm da placabase Capítulo 1 Cimento Portland 51 agulha O tempo de fim de pega é estabelecido quando a agulha suavemente posicionada no nível da superficie da pasta penetra até 05 mm mas a borda cortante não consegue marcar a pasta O fim de pega é contado desde o momento da adição de água Os limites para o fim de pega não constam mais nas normas europeias e na ASTM Caso o valor do fim de pega seja necessário mas não existam resultados de ensaios pode ser útil observar que para a maioria dos cimentos Portland comuns americanos e de alta resistência inicial em temperaturas normais existe uma relação entre os tempos de início e de fim de pega conforme segue tempo de fim de pega minutos 90 12 x tempo de início de pega minutos Como a pega do cimento é afetada pela temperatura e pela umidade do ar a BS EN 19632005 estabelece a temperatura de 20 2 ºC e uma umidade relativa mínima de 65 Ensaiosi59 mostram que a pega da pasta de cimento é acompanhada por uma al teração da velocidade de pulso ultrassônico através dela mas não se mostrou viável o desenvolvimento de um método alternativo da determinação do tempo de pega do cimento Tentativas com o uso de medições elétricas também não foram bemsucedidas principalmente devido à influência das adições nas propriedades elétricas i73 Deve ser relembrado que a velocidade de pega e a rapidez de endurecimento ou seja o ganho de resistência são independentes uma da outra Por exemplo os tempos de início de pega do cimento de alta resistência inicial não são diferentes dos valores especificados para o cimento Portland comum embora eles desenvolvam resistência em velocidades diferentes É importante mencionar que o tempo de pega do concreto também pode ser de terminado mas é uma propriedade diferente daquela do cimento A norma ASTM C 40308 estabelece um procedimento para essa determinação que consiste na penetração da agulha de Proctor na argamassa obtida pelo peneiramento de determinado concreto A definição desse tempo de pega é arbitrária já que não ocorre na prática um evento que caracterize a pega i73 Tentativas de determinação do tempo de pega do concreto pela medição da resistência mínima entre dois eletrodos metálicos imersos no concreto com a passagem de uma corrente elétrica de alta frequência foram feitas na Rússia i77 Expansibilidade É essencial que a pasta de cimento já tendo entrado em pega não sofra uma grande variação de volume Em especial não deve ocorrer expansão significativa que sob con dições de restrição de movimentação possa causar desagregação da pasta de cimento endurecida Essa expansão pode ser devida à hidratação lenta ou tardia ou à reação de alguns compostos presentes no cimento endurecido especialmente o óxido de cálcio livre o magnésio e o sulfato de cálcio Caso a matériaprima utilizada no forno contenha uma quantidade de óxido de cálcio maior do que a combinável com os óxidos ácidos ou a queima ou o resfriamento sejam insatisfatórios o excesso permanecerá como não combinado ou seja livre Esse calcário calcinado se hidrata muito lentamente e como o produto hidratado ocupa um N de RT No Brasil o tempo de fim de pega é uma exigência facultativa e é estabelecido em 10 horas para todos os cimentos exceto para os cimentos Portland de altoforno e pozolânico cujo tempo de fim de pega é de 12 horas O fim de pega é estabelecido no momento em que a agulha penetra 05 mm na pasta 52 Propriedades do Concreto volume maior do que o óxido de cálcio livre original ocorre a expansão Cimentos que apresentam essa característica são tidos como expansivos A cal adicionada ao cimento não produz expansão porque ela se hidrata antes da pega Por outro lado o óxido de cálcio presente no clínquer está intercristalizado com outros compostos e é exposto apenas parcialmente à água no período de tempo anterior à pega da pasta O óxido de cálcio livre não pode ser identificado pela análise química do cimento visto que não é possível distinguir entre o CaO que não reagiu e o CaOH2 produzido pela hidratação parcial dos silicatos de cálcio quando o cimento é exposto ao ar Por outro lado o ensaio no clínquer imediatamente após a saída do forno pode mostrar o teor de óxido de cálcio livre já que não existe cimento hidratado O cimento também pode sofrer expansão devido à presença de MgO que reage com a água de maneira similar ao CaO No entanto somente o periclásio MgO crista lino tem reação deletéria e o MgO presente na fase vítrea é inofensivo Até cerca de 2 de periclásio em relação à massa de cimento pode ser combinado com os compostos do cimento mas o excesso geralmente causa expansão e leva a uma desagregação lenta O sulfato de cálcio é o terceiro composto que pode sofrer expansão formando o sulfoaluminato de cálcio Deve ser lembrado que uma forma de sulfato de cálcio é adicionada ao clínquer de cimento para evitar a pega instantânea Entretanto caso a quantidade de sulfato de cálcio seja maior do que aquela que pode reagir com o C3A durante a pega ocorrerá uma expansão lenta Por essa razão as normas limitam a quantidade de sulfato de cálcio que pode ser adicionada ao clínquer 146 Como a expansão do cimento é percebida somente após um período de meses ou anos é essencial realizar ensaios acelerados de expansibilidade do cimento O ensaio con cebido por Le Chatelier é prescrito pela BS EN 19632005 O aparelho de Le Chatelier mostrado na Figura 126 consiste em um pequeno cilindro de latão seccionado segundo sua geratriz Duas hastes com extremidades em bisei estão anexadas ao cilindro uma em cada lado da separação Assim a abertura da separação causada pela expansão do cimen to é bastante aumentada e pode ser facilmente medida O cilindro é colocado em uma pla ca de vidro preenchido com pasta de cimento de consistência normal e coberto com outra placa de vidro O conjunto é então colocado em um ambiente com temperatura de 20 Figura 126 Aparelho de Le Chatelier Capítulo 1 Cimento Portland 53 l ºC e umidade relativa mínima de 98 Ao fim desse período a distância entre as hastes é medida e o molde é imerso em água levada à ebulição gradualmente em 30 minutos Após a fervura por três horas o conjunto é retirado e após o resfriamento a distância entre as hastes é medida novamente O aumento na distância representa a expansão do cimento sendo limitada a 10 mm pela BS EN 19712000 para os cimentos Portland Caso a expan são supere esse valor é realizado outro ensaio após o cimento ter sido espalhado e exposto ao ar por sete dias Durante esse tempo pode ocorrer a hidratação de parte do óxido de cálcio ou mesmo sua carbonatação bem como uma redução fisica das dimensões Após esse período o ensaio de Le Chatelier é repetido sendo que a expansão do cimento aerado não deve ser maior do que um valor especificado que antes era 5 mm Cimentos que não atendam a pelo menos um desses ensaios não devem ser utilizados O ensaio de Le Chatelier somente identifica a expansibilidade devida à cal livre O magnésio raramente está presente em grandes quantidades nas matériasprimas utiliza das para a fabricação do cimento na GrãBretanha mas é utilizado em outros países Um exemplo é a Índia onde calcário com baixo teor de magnésio apenas existe em pe quena quantidade Portanto grande parte do cimento tem elevado teor de MgO mas a expansão pode ser significativamente reduzida pela adição de materiais silicosos ativos como cinza volante ou argila calcinada finamente moída Devido à importância de se evitar a expansão tardia nos Estados Unidos por exem plo a expansibilidade do cimento é verificada por um método de ensaio em autoclave que é sensível tanto à cal livre quanto ao magnésio livre Nesse ensaio descrito pela ASTM C 15109 uma barra de cimento puro com seção quadrada de 25 mm de lado e 250 mm de comprimento é curada em ar úmido por 24 horas A barra é então colocada em uma au toclave e a temperatura é elevada até 216 ºC com pressão 2 007 MPa por um período de 60 15 minutos e mantida assim por três horas O vapor de alta pressão acelera a hidra tação tanto da cal como do magnésio e a expansão da barra não deve ser superior a 08 Os resultados do ensaio em autoclave não são afetados apenas pelos compostos que causam expansão mas também pelo teor de C3A e pelos materiais adicionados aos cimentos i71 além de estarem sujeitos a outras anomalias Portanto o ensaio na prática mostra apenas uma indicação geral do risco de expansão em longo prazo 11 mas nor malmente os resultados são superestimados já que parte do MgO pode permanecer inerte O ensaio erra então a favor da segurança i86 Não existe ensaio disponível para a verificação da expansibilidade que resulta do ex cesso de sulfato de cálcio mas seu teor pode ser facilmente verificado por análise química Resistência do cimento A resistência mecânica do cimento endurecido é a propriedade do material que talvez por razões óbvias seja a mais necessária para usos estruturais Não é surpresa então que ensaios para a verificação da resistência sejam prescritos por todas as especificações de cimento A resistência de uma argamassa de cimento depende da coesão de sua pasta de sua aderência às partículas de agregados e até certo ponto da resistência do agregado em N de RT As especificações brasileiras estabelecem como obrigatória a limitação da expansibi lidade a quente sendo o valorlimite 5 mm A verificação a frio é facultativa e tem o mesmo limite O ensaio de expansibilidade de Le Chatelier é normalizado pela NBR 115822012 54 Propriedades do Concreto si Este último fator não é considerado neste momento sendo retirado dos ensaios de qualidade do cimento pela utilização de agregados padronizados Os ensaios de resistência não são executados na pasta de cimento pura por causa das dificuldades de moldagem e de ensaio que resultam em grande variabilidade de resultados Uma argamassa de cimento e areia e em alguns casos um concreto com proporções normalizadas produzido com materiais específicos e condições estritamen te controladas são utilizados para determinar a resistência do cimento Existem diversos tipos de ensaios de resistência tração e compressão diretas e fle xão Esta na realidade determina a tensão de tração na flexão e sabese que a pasta de cimento hidratada é sensivelmente mais resistente à compressão do que à tração Antigamente era comum a realização de ensaios de tração direta em briquetes mas a aplicação de tração pura é difícil e os resultados dos ensaios apresentavam grande dispersão Além disso como os procedimentos de projeto estrutural exploram princi palmente a boa resistência à compressão do concreto a resistência à tração direta do cimento é de menor interesse do que sua resistência à compressão Da mesma forma a resistência à flexão do concreto é geralmente de menor interesse embora o conhecimento sobre ela seja importante em pavimentos Como consequência atualmente é a resistência à compressão do cimento que é considerada crucial e se aceita que os ensaios mais adequados são os realizados em argamassas de cimento e areia A norma europeia BS EN 19612005 prescreve o ensaio de resistência à compres são em corpos de prova de argamassa Os corpos de prova são ensaiados como equiva lentes a cubos de 40 mm de aresta Eles são obtidos a partir de prismas de seção de 40 x 40 mm e comprimento de 160 mm ensaiados previamente à flexão para romperem na metade ou serem rompidos por outra maneira em duas metades Dessa forma é possí vel um ensaio opcional de flexão centrada em um vão de 100 mm O ensaio é realizado em uma argamassa de proporções determinadas produzida com areia normal CEN Comitê Europeu de Normalização A areia é natural sili cosa de grãos arredondados e pode ser obtida de diversas fontes Ao contrário da areia Leighton Buzzard ver a seguir ela não tem dimensões uniformes possuindo granu lometria entre 80 µme 16 mm A relação areiacimento é 3 e a relação águacimento é igual a 050 A argamassa é misturada em um misturador mecânico e adensada em uma mesa de adensamento por meio de impactos de uma altura de queda de 15 mm Uma mesa vibratória também pode ser utilizada desde que seja garantido que resulte em adensamento equivalente Os corpos de prova são desmoldados após 24 horas em um ambiente úmido e curados em água a 20 ºC Como o ensaio britânico anterior ou ensaios similares são adotados em alguns países é interessante descrevêlos de forma breve Existem basicamente dois métodos britânicos normalizados para a determinação da resistência à compressão do cimento um deles utiliza argamassa o outro concreto N de RT A verificação da resistência do cimento é realizada no Brasil segundo as recomen dações da NBR 72151996 versão corrigida 1997 São utilizados corpos de prova cilíndricos 50 x 100 mm respectivamente diâmetro e altura O ensaio é realizado em uma argamassa de cimento e areia nas proporções em massa 1 3 e relação águacimento de 048 O adensamento é manual É utilizada a areia normal para o ensaio de cimento normalizada pela NBR 72142012 São ensaia dos quatro corpos de prova por idade requerida e é calculado o valor médio Os valores mínimos das classes de cimento especificados pelas normas brasileiras referemse a essa média Capítulo 1 Cimento Portland 55 O ensaio com argamassa utiliza uma argamassa de cimento e areia no traço 13 Utilizase a areia normal Leighton Buzzard obtida de jazidas próximas à cidade de mesmo nome em Bedfordshire Inglaterra Essa areia tem grãos de mesmas dimensões A quantidade de água é 10 da massa de materiais secos e corresponde à relação água cimento de 040 em massa O procedimento de mistura é o normalizado pela BS 4550 34 l 978 sendo então moldados corpos de prova cúbicos de 707 mm de aresta O adensamento é feito por meio do uso de uma mesa vibratória com uma frequência de 200 Hz durante dois minutos Os cubos são desmoldados após 24 horas e então curados em água até a idade de ensaio quando são ensaiados com a superfície úmida Os ensaios com argamassa vibrada apresentam resultados bastante confiáveis mas tem sido sugerido que a argamassa produzida com agregados de uma única dimensão resulta em maior dispersão dos valores de resistência do que a obtida com concreto pro duzido em mesmas condições Também pode ser dito que o interesse no desempenho do cimento ocorre quando ele é utilizado em concreto e não em argamassa especialmente aquela produzida com agregados de mesmas dimensões nunca usada na prática Por essas razões o ensaio em concreto foi introduzido nas normas britânicas No ensaio em concreto podem ser utilizadas três relações águacimento 060 055 e 045 dependendo do tipo de cimento As quantidades de agregados miúdos e graúdos que devem ser provenientes de jazidas específicas estão especificadas na BS 45504 e na 5 1978 São produzidos de forma manual e com procedimentos normalizados lotes de cubos de 100 mm de aresta As condições de umidade e de temperatura da sala de pre paro da câmara de cura e da sala de ensaio e a temperatura da água do tanque de cura são normalizadas Independentemente de atender à resistência mínima em determinada idade a resistência nas maiores idades deve ser mais elevada do que nas primeiras pois a diminuição da resistência pode ser um indício de deficiências no cimento A exigência de aumento da resistência com a idade também se aplica ao ensaio com cubos de arga massa vibrada mas não está incluída na BS EN 19712000 A resistência característica é especificada em três classes 325 425 e 525 aos 28 dias sendo que as duas últimas também possuem exigências especiais em relação à resistência inicial aos dois dias A BS 18811311998 especifica o método de ensaio em cubos de concreto com agregados preparados cuja granulometria é prescrita pela BS EN 19612005 O método ASTM para a verificação da resistência média do cimento é estabelecido pela ASTM C 10908 e utiliza uma argamassa de l 2 75 produzida com uma areia gra duada normalizada e com relação águacimento de 0485 sendo o ensaio realizado em cubos de 50 mm de aresta É interessante analisar a seguinte questão os ensaios para avaliação da resistência do cimento devem ser feitos em pasta de cimento argamassa ou concreto Já foi citado que corpos de prova de pasta de cimento pura são de difícil produção Quanto ao concreto este seria um meio apropriado para os ensaios mas a resistência de corpos de prova é influenciada pelas propriedades dos agregados utilizados Seria difícil ou mesmo inviá vel o uso de agregados normalizados para ensaios em concreto nas diversas regiões de um país e mais ainda em diferentes países A utilização de argamassa com um agregado razoavelmente padronizado é uma tarefa considerável Em todo caso os ensaios antes de serem uma medida direta da resistência à compressão da pasta de cimento hidratada têm caráter comparativo Além disso a influência do cimento nas propriedades da argamassa e do concreto é qualitativamente a mesma e a relação entre as resistências de corpos 56 Propriedades do Concreto 40 35 f 6 30 8 e 25 o o O o 20 o s o 15 0 3 dias e U X 7 dias 10 o 28 dias i 5 o 25 Resistência à compressão da argamassa MPa Figura 127 Relação entre as resistências de concreto e de argamassa de mesma relação água cimento u 7 de prova correspondentes dos dois materiais é linear Um exemplo disso é mostrado na Figura 127 em que foram utilizados argamassa e concreto com proporções fixadas e com relação águacimento igual a 065 As resistências não são as mesmas para os corpos de prova de cada par em parte porque foram utilizados corpos de prova de formas e di mensões diferentes mas também pode existir uma diferença quantitativa inerente entre as resistências devido à maior quantidade de ar aprisionado na argamassa Outra comparação interessante foi a verificada entre a resistência do concreto pro duzido segundo a BS 455034 1978 com relação águacimento de 060 e a resistência da argamassa produzida conforme a BS EN 1961 2005 com relação águacimento de 050 Não somente a relação águacimento como outras condições diferem entre esses dois ensaios então os valores de resistência também são diferentes Harrison 188 obser vou a seguinte relação onde logMC 028d 025 C resistência à compressão de cubos de concreto segundo a BS 4550 MPa M resistência à compressão de prismas de argamassa segundo a BS EN 196 MPa d idade de ensaio dias Capítulo 1 Cimento Portland 57 A relação MI C pode ser mais convenientemente expressa da seguinte forma Idade dias 2 3 7 28 Relação MIC 148 141 134 130 Além das características dos corpos de prova existe uma importante diferença en tre a significância dos valores de resistência obtidos pela norma europeia BS EN 196 1 2005 pela antiga norma britânica e pela maioria das demais normas o significado da expressão resistência mínima Nas normas tradicionais o valor mínimo prescrito deve ser superado por todos os resultados Por outro lado na BS EN 19612005 are sistência mínima representa um valor característico ver página 763 que deve ser supe rado por 9 5 dos resultados dos ensaios Além disso é estabelecido um valor absoluto abaixo do qual a resistência especificada não deve cair Referências 11 F M Lea The Chemistry of Cement and Concrete London Arnold 1970 12 R H Bogue Chemistry of Portland Cement New York Reinhold 1955 13 A M Neville Role of cement in creep of mortar J Amer Concr Inst 55 pp 96384 March 1959 14 M A Swayze The quaternary system Ca0C5A3C2FC2S as modified by saturation with magnesia Amer J Sei 244 pp 6594 1946 15 W Czernin Cement Chemistry and Physicsfor Civil Engineers London Crosby Lockwood 1962 16 H H Steinour The reactions and thermochemistry of cement hydration at ordinary tempe rature Proc 3rd Int Symp on the Chemistry of Cement pp 26189 London 1952 1 7 R H Bogue and W Lerch Hydration of portland cement compounds Industrial and Engine ering Chemistry 26 No 8 pp 83747 Easton Pa 1934 18 E P Flint and L S Wells Study of the system Ca0Si02H20 at 30 ºC and the reaction of water on the anhydrous calcium silicates J Res Nat Bur Stand 12 No 687 pp 75183 1934 19 S GiertzHedstrom The physical structure of hydrated cements Proc 2nd Int Symp on the Chemistry of Cement pp 50534 Stockholm 1938 110 T C Powers The nonevaporable water content of hardened portland cement paste its significance for concrete research and its method of determination ASTM Bul No 158 pp 6876 May 1949 111 L S Brown and R W Carlson Petrographic studies of hydrated cements Proc ASTM 36 Part II pp 33250 1936 112 L E Copeland Specific volume of evaporable water in hardened portland cement pastes J Amer Concr Inst 52 pp 86374 1956 113 S Brunauer J C Hayes and W E Hass The heats of hydration of tricalcium silicate and betadicalcium silicate J Phys Chem 58 pp 27987 lthaca NY 1954 114 F M Lea Cement research retrospect and prospect Proc 4th Int Symp on the Chemistry of Cement pp 58 Washington DC 1960 115 H F W Taylor Hydrated calcium silicates Part 1 Compound formation at ordinary tempe ratures J Chem Soe pp 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discussion of cement hydration in relation to the curing of concrete Proe Highw Res Bd 27 pp 17888 Washington 1947 124 T C Powers and T L Brownyard Studies of the physical properties of hardened Portland cement paste Nine parts l Amer Concr Inst 43 Oct 1946 to April 1947 125 G J Verbeck Hardened concrete pore structure ASTM Sp Teeh Publ No 169 pp 13642 1955 126 T C Powers L E Copeland and H M Mann Capillary continuity or discontinuity in ce ment pastes l Portl Cem Assoe Researeh and Development Laboratories 1 No 2 pp 3848 May 1959 127 T C Powers Structure and physical properties of hardened portland cement paste l Amer Ceramie Soe 41 pp 16 Jan 1958 128 L E Copeland and J C Hayes Porosity of hardened portland cement pastes l Amer Concr Inst 52 pp 63340 Feb 1956 129 R W Carlson and L R Forbrick Correlation of methods for measuring heat of hydration of cement Industrial and Engineering Chemistry Analytical Edition 10 pp 3826 Easton Pa 1938 130 W Lerch and C L Ford Longtime study of cement performance in concrete Chapter 3 Chemical and physical tests of the cements l Amer Concr Inst 44 pp 74395 April 1948 131 N Davey and E N Fox Influence of temperature on the strength development of concrete Build Res Sta Teeh Paper No 15 London HMSO 1933 132 W Lerch and R H Bogue Heat of hydration of portland cement pastes l Res Nat Bur Stand 12 No 5 pp 64564 May 1934 133 H Woods H H Steinour and H R Starke Heat evolved by cement in relation to strength Engng News Ree 110 pp 4313 New York 1933 134 G J Verbeck and C W Foster Longtime study of cement performance in concrete Chapter 6 The heats of hydration of the cements Proe ASTM 50 pp 123557 1950 135 H Woods H R Starke and H H Steinour Effect of cement composition on mortar streng th Engng News Rec 109 No 15 pp 4357 New York 1932 136 R E Davis R W Carlson G E Troxell and J W Kelly Cement investigations for the Hoo ver Dam l Amer Concr Inst 29 pp 41331 1933 137 S Walker and D L Bloem Variations in portland cement Proc ASTM 58 pp 100932 1958 138 F M Lea The relation between the composition and properties of Portland cement l Soe Chem Ind 54 pp 5227 London 1935 139 F M Lea and F E Jones The rate of hydration of Portland cement and its relation to the rate of development of strength l Soe Chem Ind 54 No 10 pp 6370T London 1935 Capítulo 1 Cimento Portland 59 140 L S Brown Longtime study of cement performance in concrete Chapter 4 Microscopical study of clinkers J Amer Coner Inst 44 pp 877923 May 1948 141 W Lerch Approximate glass content of commercial Portland cement clinker J Res N at Bur Stand 20 pp 7781Jan1938 142 F M Lea Cement and Conerete Lecture delivered before the Royal Institute of Chemistry London 19 Dec 1944 Cambridge W Heffer and Sons 1944 143 W H Price Factors influencing concrete strength J Amer Coner Inst 47 pp 41732 Feb 1951 144 US Bureau of Reclamation Investigation into the effects of cement fineness and alkali con tent on various properties of concrete and mortar Conerete Laboratory Report No C814 Denver Colorado 1956 145 S Brunauer P H Emmett and E Teller Adsorption of gases in multimolecular layers J Amer Chem Soe 60 pp 30919 1938 146 W Lerch The influence of gypsum on the hydration and properties of portland cement pas tes Proe ASTM 46 pp 125292 1946 147 L E Copeland and R H Bragg Determination of CaOH2 in hardened pastes with the X ray spectrometer Portl Cem Assoe Rep Chicago 14 May 1953 148 L E Copeland and J C Hayes The determination of nonevaporable water in hardened portland cement paste ASTM Bul No 194 pp 704 Dec 1953 149 L E Copeland D L Kantro and G Verbeck Chemistry of hydration of portland cement Proe 4th Int Symp on the Chemistry of Cement pp 42965 Washington DC 1960 150 P Seligmann and N R Greening Studies of early hydration reactions of portland cement by Xray diffraction Highway Researeh Reeord No 62 pp 80105 Highway Research Board Washington DC 1964 151 W G Rime and E G LaBonde Particle size distribution of portland cement from Wagner turbidimeter data J Portl Cem Assoe Researeh and Development Laboratories 1 No 2 pp 6675 May 1965 152 C D Lawrence The properties of cement paste compacted under high pressure Cement Con er Assoe Res Rep No 19 London June 1969 153 R F Feldman and P J Sereda A model for hydrated Portland cement paste as deduced from sorptionlength change and mechanical properties Materiais and Struetures No 6 pp 50919 NovDec 1968 154 P Seligmann Nuclear magnetic resonance studies of the water in hardened cement paste J Portl Cem Assoe Researeh and Development Laboratories 10 No 1 pp 5265 Jan 1968 155 G Verbeck Cement hydration reactions at early ages J Portl Cem Assoe Researeh and De velopment Laboratories 1 No 3 pp 5763 Sept 1965 156 R L Blaine H T Ami and M R DeFore Interrelations between cement and concrete pro perties Part 3 Nat Bur Stand Bldg Se Series 8 Washington DC April 1968 157 M Von Euw and P Gourdin Le calcul prévisionnel des résistances des ciments Portland Materiais and Struetures 3 No 17 pp 299311 SeptOct 1970 158 W J McCoy and D L Eshenour Significance of total and water soluble alkali contents of cement Proe 5th Int Symp on the Chemistry of Cement 2 pp 43743 Tokyo 1968 159 M Dohnalik and K Flaga Nowe spostrzezenia w problemie czasu wiazania cementu Ar ehiwum Inzynierii Ladowej 16 No 4 pp 74552 1970 160 S Diamond Cement paste microstructurean overview at severa leveis Proe Conf Hydrau lie Cement Pastes Their Strueture and Properties pp 230 Sheffield Cement and Concrete Assoe April 1976 161 J F Young A review of the mechanisms of setretardation in Portland cement pastes contai ning organic admixtures Cement and Conerete Researeh 2 No 4 pp 41533 July 1972 60 Propriedades do Concreto 162 S Brunauer J Skalny 1 Odler and M Yudenfreund Hardened portland cement pastes of low porosity VII Further remarks about early hydration Composition and surface area of tobermorite gel Summary Cement and Conerete Researeh 3 No 3 pp 27994 May 1973 163 D Winslow and S Diamond Specific surface of hardened portland cement paste as determi ned by small angle Xray scattering J Amer Ceramie Soe 57 pp 1937 May 1974 164 F H Wittmann and F Schlude Microwave absorption of hardened cement paste Cement and Conerete Researeh 5 No 1 pp 6371 Jan 1975 165 1 Odler M Yudenfreund J Skalny and S Brunauer Hardened Portland cement pastes of low porosity III Degree of hydration Expansion of paste Total porosity Cement and Con erete Researeh 2 No 4 pp 46381 July 1972 166 V S Ramachandran and CM Zhang Influence of CaC03 II Cemento 3 pp 12952 1986 167 D Knõfel Quantitative rõntgenographische Freikalkbestimmung zur Produktionskontrolle im Zementwerk ZementKalkGips 23 No 8 pp 3789 Aug 1970 168 T Knudsen Quantitative analysis of the compound composition of cement and cement clinker by Xray diffraction Amer Ceramie Soe Bul 55 No 12 pp 10525 Dec 1976 169 J Olek M D Cohen and C Lobo Determination of surface area of portland cement and sílica fume by mercury intrusion porosimetry ACI Materiais Journal 87 No 5 pp 4738 1990 170 S M Khalil and M A Ward Influence of a ligninbased admixture on the hydration of Portland cements Cement and Conerete Researeh 3 No 6 pp 67788 Nov 1973 171 J Calleja Lexpansion des ciments II Cemento 75 No 3 pp 15364 JulySept 1978 172 J F Young et al Mathematical modelling of hydration of cement hydration of dicalcium silicate Materiais and Struetures 20 No 119 pp 37782 1987 173 J H Sprouse and R B Peppler Setting time ASTM Sp Teeh Publ No 169B pp 10521 1978 1 7 4 1 Odler and H Dõrr Early hydration of tricalcium silicate 1 Kinetics of the hydration pro cess and the stoichiometry of the hydration products Cement and Conerete Researeh 9 No 2 pp 23948 March 1979 175 M H Wills Accelerated strength tests ASTM Sp Teeh Publ No 169B pp 16279 1978 176 J Brotschi and P K Mehta Test methods for determining potential alkalisilica reactivity in cements Cement and Conerete Researeh 8 No 2 pp 1919 March 1978 1 77 Rilem National Committee of the USSR Method of determination of the beginning of con crete setting time USSR Proposal to RILEM Committee CPC14 7 pp Moscow July 1979 1 78 R Sersale R Cioffi G Frigione and F Zenone Relationship between gypsum content poro sity and strength in cement Cement and Conerete Researeh 21 No 1 pp 1206 1991 179 1 Odler Strength of cement Final Report Materiais and Struetures 24 No 140 pp 14357 1991 180 Anon Saving money in cement production Conerete International 10 No 1 pp 489 1988 181 G C Bye Portland Cement Composition Produetion and Properties 149 pp Oxford Perga mon Press 1983 182 Z Berhane Heat of hydration of cement pastes Cement and Conerete Researeh 13 No 1 pp 11418 1983 183 M Kaminski and W Zielenkiewicz The heats of hydration of cement constituents Cement and Conerete Researeh 12 No 5 pp 54958 1982 184 H F W Taylor Modification of the Bogue calculation Advanees in Cement Researeh 2 No 6 pp 739 1989 185 F P Glasser Progress in the immobilization of radioactive wastes in cement Cement and Conerete Researeh 22 Nos 23 pp 20116 1992 Capítulo 1 Cimento Portland 61 186 V S Ramachandran A test for unsoundness of cements containing magnesium oxide Proc 3rd Int Conf on the Durability of Building Materiais and Components Espoo Finland 3 pp 4654 1984 187 J J Beaudoin and V S Ramachandran A new perspective on the hydration characteristics of cement phases Cement and Concrete Research 22 No 4 pp 68994 1992 188 T A Harrison New test method for cement strength BCA Eurocements lnformation Sheet No 2 2 pp Nov 1992 189 D M Roy and G R Gouda Optimization of strength in cement pastes Cement and Concre te Research 5 No 2 pp 15362 1975 190 F Massazza and M Testolin Latest developments in the use of admixtures for cement and concrete II Cemento 77 No 2 pp 73146 1980 191 PC Aitcin S L Sarkar M Regourd and D Volant Retardation effect of superplasticizer on different cement fractions Cement and Concrete Research 17 No 6 pp 9959 1987 192 A Nonat and J C Mutin eds Hydration and setting of cements Proc of Int RILEM Workshop on Hydration Université de Dijon France 418 pp London Spon 1991 193 M Relis W B Ledbetter and P Harris Prediction of mortarcube strength from cement characteristics Cement and Concrete Research 18 No 5 pp 67486 1988 194 J Baron and R Santeray Eds Le Béton Hydraulique Connaissance et Pratique 560 pp Presses de lEcole Nationale des Ponts et Chaussées Paris 1982 195 B Osbreck On the influence of alkalis on strength development of blended cements in The Chemistry and Chemically Related Properties of Cement British Ceramic Proceedings No 35 pp 37583 Sept 1984 196 H Braun Produktion Energieeinsatz und Emissionen im Bereich der Zementindustrie Ze ment Beton pp 3234 Jan 1994 197 D P Bentz et ai Limestone fillers conserve cement ACI Journal 31 No li pp 416 2009 2 Materiais cimentícios O capítulo anterior tratou das propriedades do cimento Portland em geral e nele foi visto que cimentos com composição quimica e características físicas diferentes podem apresentar propriedades distintas quando hidratados Portanto deveria ser possível se lecionar misturas de matériasprimas para a produção de cimentos com várias proprie dades desejadas Na verdade existem diversos tipos de cimentos comerciais disponíveis e cimentos especiais sob encomenda podem ser produzidos para usos específicos Vá rios cimentos diferentes do Portland também estão disponíveis Antes de descrever os diversos tipos de cimentos Portland é interessante discutir sobre os materiais cimentícios utilizados no concreto Classificação dos materiais cimentícios Inicialmente o concreto era produzido com a mistura de somente três materiais ci mento agregados e água sendo que o cimento era quase sempre o cimento Portland discutido no capítulo anterior Com o passar do tempo com o objetivo de melhorar algumas propriedades do concreto tanto no estado fresco quanto no estado endureci do quantidades muito pequenas de produtos quimicos foram adicionadas às misturas Esses aditivos químicos frequentemente chamados de maneira simples de aditivos são discutidos no Capítulo 5 Na sequência outros materiais de natureza inorgânica foram introduzidos nas mistu ras de concreto A motivação original para o uso desses materiais normalmente era econô mica já que eles costumavam ser mais baratos do que o cimento Portland pois existiam na forma de depósitos naturais exigindo nenhum ou pouco beneficiamento ou por serem algumas vezes resíduos de processos industriais Um impulso adicional para a incorpo ração desses materiais suplementares ao concreto foi dado pelo abrupto aumento do custo da energia na década de 1970 e deve ser lembrado que a energia representa a maior proporção na composição de custos da produção do cimento ver página 7 Outro estimulo ao uso de alguns materiais suplementares foi dado pelas preocu pações ambientais surgidas por um lado pela exploração de jazidas para as matérias primas necessárias à produção do cimento Portland e por outro pelas maneiras de disposição de resíduos industriais como a escória de altoforno a cinza volante ou a sílica ativa Além disso a produção do cimento Portland em si é ecologicamente preju dicial já que para a produção de uma tonelada de cimento aproximadamente a mesma quantidade de dióxido de carbono é liberada na atmosfera Capítulo 2 Materiais cimentfcios 63 Seria incorreto afirmar baseado no histórico apresentado que os materiais suple mentares somente foram introduzidos no concreto pelos incentivos à sua viabilidade Esses materiais também conferem várias propriedades desejáveis ao concreto algumas vezes no estado fresco mas com maior frequência no estado endurecido Esse atrativo combinado com os incentivos resultou em uma situação tal que em muitos países uma elevada proporção do concreto contém um ou mais desses materiais suplementa res Portanto é inapropriado considerálos como algumas vezes ocorreu como substi tutos do cimento ou como enchimentos ou cargas Conforme estabelecido se os materiais descritos até agora como suplementares são componentes com características dos materiais cimentícios utilizados na produção do concreto deve ser buscada para eles uma nova terminologia Não se chegou a uma terminologia uniforme ou aceita globalmente e pode ser interessante fazer uma breve discussão sobre a nomenclatura utilizada em diversas publicações No que se refere ao concreto o material cimentício sempre contém cimento Portland do tipo tradicional ou seja o cimento Portland puro Portanto quando outros materiais são incluídos devese referir à mistura de materiais cimentícios utili zados como cimentos Portland compostos Essa é uma expressão lógica tanto quanto a expressão cimentos Portland misturados A abordagem europeia da BS EN 19712000 utiliza o termo CEM cimento que exige a presença do cimento Portland como componente Assim a expressão CEM ci mento exclui o cimento aluminoso ou de elevado teor de alumina Essa denominação não é tida como explícita ou atrativa Existem 27 cimentos comuns distribuídos em cinco categorias CEM 1 a V A visão americana é dada pela ASTM C 115710 que trata dos cimentos hidráuli cos compostos tanto para uso geral como para usos especiais Um cimento hidráulico composto é definido como um cimento hidráulico constituído de dois ou mais compo nentes inorgânicos que contribuem para as propriedades de resistência do cimento com ou sem outros componentes aditivos auxiliares de produção ou aditivos funcionais Essa terminologia é consistente exceto pelo termo componente inorgânico ser de di ficil relação com os materiais realmente incorporados ao concreto normalmente pozolanas naturais ou artificiais cinza volante sílica ativa ou escória granulada de altoforno Além disso a ênfase na palavra hidráulico pode confundir consumidores leigos do cimento Ainda a terminologia da ASTM não é utilizada pelo American Concrete Institute ACI A discussão anterior um tanto longa mostra a dificuldade de classificar os di ferentes materiais envolvidos e a falta de nomenclatura internacional não ajuda Na realidade mais de uma abordagem é possível mas a dificuldade é agravada pelo fato de algumas divisões não serem mutuamente exclusivas Tendo em vista o uso internacional deste livro decidiuse utilizar a terminologia descrita a seguir Um cimento constituído de cimento Portland e de no máximo 5 de outro ma terial inorgânico será denominado cimento Portland Deve ser lembrado que antes de 1991 os cimentos Portland eram supostos como puros ou seja não continham qual quer adição a não ser o sulfato de cálcio ou agentes de moagem N de RT No Brasil utilizase somente a expressão cimento Portland composto normalizada pela NBR 115781991 versão corrigida 1997 64 Propriedades do Concreto Um cimento formado por cimento Portland e por um ou mais materiais inorgâ nicos adequados será denominado cimento composto termo similar ao adotado pela ASTM C 115710 Da mesma forma que na ASTM o termo composto abrangerá tanto o produto resultante da mistura de materiais em pó separados como aquele pro veniente da moagem conjunta dos materiais originais como o clínquer Portland e a escória granulada de altoforno ver página 81 Existe certa dificuldade em escolher o termo para os componentes que produzem um cimento composto As palavras constituinte e componente podem dar margem à confusão com os compostos quimicos do cimento Portland O que todos os materiais em análise têm em comum é que eles contribuem para as propriedades de resistência do cimento Na realidade alguns desses materiais são por si só cimentícios alguns têm propriedades cimentícias latentes enquanto outros contribuem para a resistência do concreto principalmente por meio de seu comportamento físico Propõese então que todos esses materiais sejam denominados materiais cimentícios Essa opção pode ser criticada pelos puristas mas tem o importante mérito de oferecer simplicidade e clareza Os materiais cimentícios serão discutidos um a um ainda neste capítulo mas por comodidade a Tabela 21 descreve suas propriedades relevantes Pode ser visto que não há uma divisão clara em relação à hidraulicidade ou seja às propriedades verdadeira mente cimentícias Conforme já mencionado todos os materiais cimentícios têm uma propriedade em comum Eles são pelo menos tão finos quanto os grãos de cimento Portland e algumas vezes muito mais finos Entretanto suas demais características como origem compo sição quimica e características físicas p ex textura superficial ou massa específica são variáveis Existem diversas formas de produção de um cimento composto Uma maneira é pela moagem conjunta do clínquer Portland com os demais materiais cimentícios pro duzindo um cimento composto integral Uma segunda maneira é pela mistura de dois ou mais raramente três materiais já em sua forma final De forma alternativa o ci mento Portland e um ou mais materiais cimentícios podem ser separadamente mas ao mesmo tempo ou praticamente ao mesmo tempo colocados na betoneira Além disso as quantidades relativas de cimento Portland e de outros materiais cimentícios variam bastante Algumas vezes a proporção dos materiais cimentícios é baixa em outras as misturas podem constituir uma proporção significativa chegando a ser a maior parte de um cimento composto N de RT No Brasil são adotadas as seguintes denominações cimento Portland comum para o cimento constituído somente por clínquer e sulfatos de cálcio cimento Portland comum com adição para o cimento que contenha no máximo 5 de alguma adição escória granulada de altoforno ou material pozolânico ou material carbonático cimento Portland composto para cimentos constituídos por clínquer sulfato de cálcio e teores mínimos e máximos de materiais pozolânicos ou escórias de altoforno eou materiais carbonáticos Cimentos com teores elevados de materiais pozolânicos ou escórias de altoforno são denominados respectivamente cimento Portland pozolânico e cimento Portland de altoforno Em todos eles a adição dos materiais é feita durante a moagem ou seja ela é conjunta com o clínquer Capítulo 2 Materiais cimentfcios 65 Tabela 21 Caracteristicas cimentícias de materiais adicionados ao cimento composto Material Característica cimenôcia Clínquer de cimento Portland Escória granulada de altoforno Pozolana natural classe N Cinza volante silicosa classe F Cinza volante com elevado teor de calcário classe C Sílica ativa Fíler calcário Outros filers Totalmente cimentício hidráulico Hidraulicidade latente algumas vezes hidráulica Hidraulicidade latente com cimento Portland Hidraulicidade latente com cimento Portland Hidraulicidade latente com cimento Portland Ação física em grande parte e hidraulicidade latente com cimento Portland Ação física mas leve hidraulicidade latente com cimento Portland Quimicamente inertes somente ação fisica N de RT No Brasil os cimentos compostos são conforme nota anterior produzidos pela adição e pela moagem conjunta do clínquer Portland com a escória granulada de altoforno ou o material pozolânico ou o material carbonático fíler calcário Portanto neste livro o termo material cimentício será utilizado para todos os ma teriais em forma de pó distintos daqueles que constituem a fração mais fina dos agre gados garantindose que um desses pós seja cimento Com raras exceções citadas nas páginas 84 e 94 o cimento é o Portland Assim o material cimentício pode ser somente o cimento Portland ou ser constituído por ele e por um ou mais materiais cimentícios Determinado material cimentício pode ter caráter hidráulico ou seja pode sofrer hidratação por si só e contribuir para a resistência do concreto De forma alternativa pode ter hidraulicidade latente isto é a atividade hidráulica pode somente se manifes tar em consequência de reações químicas com outros compostos como produtos da hi dratação do cimento que coexistem na mistura Uma terceira possibilidade é quando o material cimentício é praticamente inerte mas tem um efeito catalisador na hidratação de outros materiais por exemplo favorecendo a nucleação e a densificação da pasta de cimento ou exercendo um efeito físico nas propriedades do concreto fresco Materiais desta última categoria são denominadosílers e serão discutidos na página 90 Deve ser ressaltado que a expressão aditivos minerais em inglês mineral admix tures adotada pelo American Concrete Institute para descrever os materiais suplemen tares não hidráulicos não será utilizada neste livro A palavra aditivo é associada a um componente adicionado em pequenas quantidades à mistura e conforme já mencio nado alguns materiais suplementares estão presentes em grandes quantidades N de RT A palavra admixture normalmente é traduzida como aditivo então a expressão original mineral admixtures seria traduzida como aditivos minerais Entretanto como citado no texto no Brasil se adota a palavra aditivo para definir conforme a NBR 117682011 os produtos adicionados ao concreto em quantidade máxima de 5 em relação à massa de material cimentício Embora sem definição normalizada no Brasil é comum a adoção da palavra adição para os materiais adicionados em maiores quantidades vindo então a tradução adições minerais para a expressão original mineral admixtures 66 Propriedades do Concreto Os diferentes tipos de materiais cimentícios serão discutidos neste capítulo Seus usos específicos e sua influência nas propriedades do concreto serão considerados con forme o caso ao longo de todo o livro Tipos de cimento Na seção anterior os materiais cimentícios foram discutidos com base em sua composi ção geral e em sua classificação racional Para os fins práticos de seleção de um cimen to Portland comum ou composto adequado é interessante considerar a classificação baseada em propriedades fisicas ou químicas relevantes como a velocidade de ganho de resistência a velocidade de liberação de calor de hidratação ou a resistência a sulfatos Com o objetivo de facilitar a discussão uma lista de diferentes cimentos Portland com ou sem adições contendo quando disponível as definições das normas ameri canas ASTM C 15009 ou C 59510 é apresentada na Tabela 22 As especificações anteriores da ASTM para os limites já foram listadas Tabela 19 e valores históricos típicos do teor de compostos são apresentados na Tabela 23 234 A unificação das normas na Comunidade Europeia incluindo alguns outros países europeus resultou na primeira norma comum para o cimento publicada pelo Europe an Committee for Standardization a BS EN 19712000 Cementcomposition specifi cations and conformity criteriafor common cements Cimento composição especifi cações e critérios de conformidade para cimentos comuns Uma versão simplificada da classificação utilizada nessa norma é apresentada na Tabela 24 Vários cimentos foram desenvolvidos para garantir a durabilidade adequada do concreto sob diversas condições Entretanto não foi possível encontrar na composição do cimento uma resposta completa para o problema de durabilidade do concreto As Tabela 22 Principais tipos de cimento Portland Designação britânica tradicional Portland comum Portland de alta resistência inicial Portland de elevadíssima resistência inicial Portland de ultraalta resistência inicial Portland de baixo calor de hidratação Modificado Portland resistente a sulfatos Portland de altoforno Portland branco Portland pozolânico de escória Designação ASTM Tipol Tipo III Pega regulada Tipo IV Tipo II Tipo V Tipo IS Tipo ISM Tipo IP Tipo IPM Tipos Nota Todos os cimentos americanos exceto os tipos IV e V também são disponibilizados com um agente incorporador de ar sendo então identificados com a letra A por exemplo Tipo IA Não é uma designação da ASTM Capítulo 2 Materiais cimentfcios 67 Tabela23 Portland234 Valores típicos do teor de compostos de diversos tipos de cimentos Teor de compostos CaO Perda Número de Cimento Valor C3S c2s C3A C4AF CaS04 livre MgO ao fogo amostras Máx 67 31 14 12 34 15 38 23 Tipol Mín 42 8 5 6 26 00 07 06 21 Média 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 Média 46 29 6 12 28 06 30 10 Máx 70 38 17 10 46 42 48 27 Tipo III Mín 34 o 7 6 22 01 10 11 5 Média 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 00 10 06 16 Média 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 Média 43 36 4 12 27 04 16 10 Tabela 24 Classificação dos principais cimentos segundo a norma europeia BS EN 19712000 Massa da massa de material cimentíciot Clínquer Pozolanai ou Sílica Escória granulada Tipo Designação Portland cinza volante ativa de altoforno 1 Portland 95100 IIA Portland com escória 8094 620 11B 6579 2135 IIA Portland com pozolana ou 8094 620 11B Portland com cinza volante 6579 2135 IIA Portland com sílica ativa 9094 610 IIA Portland 8094 620 11B composto 6579 2135 IIIA 3564 3665 IIlB Escória de altoforno 2034 6680 IIlC 519 8195 IVA Pozolânico 6589 1135 IVB 4564 3655 As letras adicionais descrevem a natureza do segundo material cimenticio t Além do filer permitido no teor máximo de 5 tMateriais diferentes de cinza volante e sílica ativa 68 Propriedades do Concreto principais propriedades mecânicas do concreto endurecido como resistência retração permeabilidade resistência ao intemperismo e fluência também são afetadas por ou tros fatores que não a composição do cimento mas tal composição determina em gran de parte a velocidade de ganho da resistência 22 A Figura 21 mostra a velocidade de desenvolvimento da resistência de concretos produzidos com diferentes tipos de cimen to Embora a velocidade varie consideravelmente as diferenças entre as resistências dos diversos cimentos aos 90 dias 21 não são significativas porém em alguns casos como mostrado na Figura 22 as diferenças são grandes24 A tendência geral é que cimen tos com menor velocidade de endurecimento tenham uma resistência final um pouco maior Por exemplo a Figura 21 mostra que o cimento Tipo IV tem a menor resistência aos 28 dias mas alcança a segunda maior resistência na idade de 5 anos A comparação entre as Figuras 21 e 22 ilustra o fato de que diferenças entre tipos de cimento não são facilmente quantificadas Ainda analisando a Figura 22 podese perceber que a diminuição da resistência do concreto produzido com o cimento Tipo II não é uma característica desse cimento O comportamento de baixa resistência inicial e elevada resistência final comprova a in fluência da estrutura inicial do concreto endurecido no desenvolvimento da resistência final Quanto mais lentamente for formada a estrutura mais denso será o gel e maior a resistência final Além disso diferenças significativas em importantes propriedades físicas dos diferentes cimentos somente são observadas nos estágios iniciais de hidrata ção 23 sendo que em pastas bem hidratadas as diferenças são menores A divisão dos cimentos em diferentes tipos não é nada mais do que uma classifi cação funcional geral e muitas vezes existem diferenças importantes entre cimentos Tipo de cimento l 40 fe6l 6 o I 30 t 77 o E o 8 20 l7r1 e 0 1 142Ls90 1 so2 dias anos Idade escala logarítmíca Figura 21 Desenvolvimento da resistência de concretos contendo 335 kg de cimento por metro cúbico produzidos com diferentes tipos de cimentoz1 Capítulo 2 Materiais cimentícios 69 60 Tipo de cimento 50 III f 6 40 o 6 30 E o I O I 20 e I 10 3 28 3 dia dias dias dias meses ano anos Idade escala logarítmica Figura 22 Desenvolvimento da resistência de concretos com relação água cimento de 049 produzidos com diferentes tipos de cimento nominalmente de mesmo tipo Por outro lado frequentemente não há diferenças sensí veis entre as propriedades de cimentos de tipos distintos e muitos cimentos podem ser classificados como sendo de mais de um tipo A obtenção de algumas propriedades especiais por cimentos pode gerar caracte rísticas não desejadas Por essa razão é necessário fazer um balanço das necessidades e dos aspectos econômicos da produção O cimento Tipo II é um exemplo de completo equilíbrio O método de fabricação tem sido significativamente melhorado ao longo dos anos e tem havido um contínuo desenvolvimento de cimentos para atender a diferentes pro pósitos com correspondentes alterações nas especificações Por outro lado provouse que algumas dessas alterações não se mostraram vantajosas quando não eram acom panhadas por uma mudança na prática do conccreto isso é discutido na página 349 Cimento Portland comum Este é de longe o cimento de uso mais comum cerca de 90 de todo o cimento utili zado nos Estados Unidos produção total de 73 milhões de toneladas em 2008 e uma porcentagem similar no Reino Unido produção total de 12 milhões de toneladas em 2005 É interessante citar que em 2007 o consumo anual per capita no Reino Unido foi de aproximadamente 250 kg Nos Estados Unidos esse valor foi de 360 kg Para cada habitante no mundo o consumo em 2007 foi de 420 kgano estando somente atrás do consumo de água A maior mudança ocorreu na China onde se observou um aumento de 90 entre 1995 e 2004 e o consumo atual corresponde a mais de 50 da produção mundial Com o considerável aumento no uso de cinza volante como material 70 Propriedades do Concreto cimentício a quantidade de concreto utilizada não é mais proporcional ao consumo de cimento Portland O cimento Portland comum Tipo 1 é adequado para o uso em construções corren tes de concreto em que não exista o risco de exposição a sulfatos no solo ou em águas subterrâneas A especificação para esse cimento é dada pela norma europeia BS EN 19712000 e mantendo a tendência atual de especificações baseadas no desempenho pouco é dito sobre a composição química em termos de compostos ou de óxidos do cimento De fato a norma exige somente que ele seja constituído por um teor entre 95 e 100 de clínquer Portland e entre O e 5 de componentes secundários Os percentuais são relativos à massa total excetuandose o sulfato de cálcio e os agentes auxiliares de produção como os agentes de moagem Quanto à composição do clínquer é estabelecido que pelo menos 23 de sua massa sejam constituídos de C3S e C2S somados e que a relação entre CaO e Si02 em massa não seja menor do que 20 O teor de MgO é límitado a no máximo 5 Os componentes secundários citados anteriormente podem ser um ou mais dos materiais cimentícios ver página 64 ou um fíler que é qualquer material natural ou inorgânico que não seja um material cimentício Um exemplo de fíler é o material cal cário que devido a sua distribuição de partículas melhora as propriedades fisicas do címento como a trabalhabilidade ou a retenção de água Os fílers serão discutidos em detalhes na página 90 A BS EN 1971 não contém as exigências detalhadas sobre as proporções dos di versos óxidos no clínquer que existiam nas versões anteriores das normas britânicas Como algumas dessas exigências ainda são usadas em vários países é útil mencionar o fator de saturação de cal que deve variar entre 102 e 066 Para o cimento o fator é definido como 10CaO 07S03 onde cada termo entre parênteses indica a porcentagem em massa de cada composto existente no cimento O limite superior do fator de saturação de cal garante que a quantidade de cal não seja excessiva a ponto de resultar no óxido de cálcio livre que se forma na temperatura N de R T O relatório anual do Sindicato Nacional da Indústria do Cimento SNIC apresenta para o Brasil os seguintes números referentes a 2012 produção total de cimento no Brasil cerca de 69 milhões de toneladas consumo per capita 353 kg No mesmo ano verificouse ainda a importação de cerca de 980 mil toneladas Os dados preliminares referentes a 2013 indicam uma produção de aproximadamente 71 milhões de toneladas A produção de cimento Portland comum diferentemente dos dados citados pelo autor é pequena de somente 98 mil toneladas 014 da produção total Os cimentos com adições corresponderam a aproximadamente 86 da produção enquanto o cimento de alta resistência inicial correspondeu a cerca de 8 Esses dados estão dis poníveis em wwwsnicorgbr N de RT O cimento Portland comum é normalizado no Brasil pela NBR 57321991 É de signado pelas siglas CP 1 cimento Portland comum e CP 1S cimento Portland comum com adição O CP 1 deve ter a seguinte composição teor de clínquer sulfatos de cálcio igual a 100 em massa Para o CP 1S o teor de clínquer sulfatos de cálcio é estabelecido entre 95 e 99 e admitese a adição de escória de altoforno material pozolânico e material carbonático fíler em teores variáveis de 1 a 5 O teor de MgO é limitado a 65 Capítulo 2 Materiais cimentfcios 71 de clinquerização em equilíbrio com o líquido presente A expansibilidade do cimento causada pelo óxido de cálcio livre foi discutida no capítulo anterior e é controlada pelo ensaio de Le Chatelier Um fator muito baixo de saturação de cal por outro lado pode dificultar a queima no forno resultando em um clínquer com baixo teor de C3S o que prejudicaria o desenvolvimento da resistência inicial Os métodos de análise química do cimento estão prescritos na norma europeia BS EN 19622005 Como a norma britânica BS 12 1996 cancelada em 2000 ainda está em uso em al guns países deve ser mencionado que o limite da expansão determinado pelo ensaio de Le Chatelier realizado segundo a BS EN 19632005 não deve ser maior do que 1 O mm Outras exigências da BS 121996 e da BS EN 19712000 que substituiu a BS 121996 são teor de S03 limitado entre 35 e 4 e teor de cloretos menor do que O 10 Tam bém são estabelecidos limites para resíduo insolúvel e perda ao fogo A ASTM C15012 especifica o limite do teor de S03 em função do teor de C3A A BS 12 1996 classifica os cimentos Portland segundo a resistência à compressão conforme indica a Tabela 25 A resistência mínima em MPa denomina a classe do cimento 325 425 525 e 625 As resistências aos 28 dias das duas classes menores são prescritas na forma de faixa ou seja cada classe de cimento tem um valor máximo e um valor mínimo Além disso os cimentos de classes 325 e 425 são divididos em duas subclasses uma de resistência inicial comum e outra de alta resistência inicial As duas subclasses de alta resistência inicial indicadas pela letra R são cimentos de alta resis tência inicial que serão tratados na próxima seção A vantagem da especificação das classes 325 e 425 em uma faixa de resistência de 20 MPa é que durante a execução de uma obra evitamse grandes variações da resis tência principalmente para menos Além disso e talvez isso seja o mais importante uma resistência extremamente alta aos 28 dias de idade poderia resultar como foi o caso nas décadas de 1970 e 1980 na obtenção da resistência especificada do concreto com consumos de cimento muito baixos Esse tópico será analisado na página 349 Cimento Portland de alta resistência inicial Esse cimento inclui os cimentos Portland das subclasses 325 e 425 MPa conforme es pecificado pela BS EN 19712000 O cimento de alta resistência inicial Tipo III como o nome indica desenvolve resistência mais rapidamente e deve portanto ser correta N de RT A NBR 57321991 estabelece os seguintes limites para os itens citados pelo autor expansibilidade a quente pelo método de Le Chatelier s 50 mm teor de S03 s 40 resíduo inso lúvel s 10 para o cimento CP 1 e s 50 para o CP 1S e perda ao fogo s 20 para o CP 1 e s 45 para o CP 1S N de RT São três as classes de resistência especificadas pela NBR 57321991 25 32 e 40 MPa Esses valores representam os mínimos de resistência aos 28 dias de idade N de RT O título original desta seção é Rapidhardening Portland cement que traduzido literalmente seria cimento Portland de endurecimento rápido O desenvolvimento da resistência do cimento ao longo do tempo pode ser denominado endurecimento A tradução adotada cimen to Portland de alta resistência inicial é mais coerente com as propriedades deste cimento descritas pelo autor O cimento ASTM Tipo III citado como equivalente ao cimento em análise é definido como apropriado para o uso quando é necessária alta resistência inicial 72 Propriedades do Concreto Tabela 25 Exigências de resistência à compressão do cimento segundo a BS 121996 Classe 325N 325 R 425N 425 R 525N 625N Resistência mínima em MPa na idade de 2dias 7dias 28dias 16 325 10 10 425 20 20 525 20 625 Resistência máxima em MPa na idade de 28 dias 525 625 mente descrito como um cimento de alta resistência inicial A velocidade de endureci mento não deve ser confundida com a velocidade de pega pois na realidade o cimento comum e o de alta resistência inicial têm tempos de início de pega semelhantes A BS 121996 estabelece o tempo de início de pega para ambos os cimentos em 45 minutos O tempo de fim de pega não é mais especificado e a BS EN 19712000 não estabelece exigências para a finura O aumento na velocidade de ganho de resistência do cimento de alta resistência inicial é obtido por meio de um teor mais elevado de C3S mais alto do que 55 mas algumas vezes chegando a 70 e pela maior moagem do clínquer resultando em maior finura A norma britânica BS 12 1996 ao contrário de suas versões anteriores não estabelece parâmetros para a finura seja para o cimento comum seja para o de alta resistência inicial A norma entretanto estabelece critérios para um cimento alternativo o cimento Portland de finura controlada sendo o mesmo feito pela BS EN 1971 2000 Os valores de finura são acordados entre produtor e usuário Este cimen to é útil em aplicações em que ele facilita a remoção do excesso de água do concreto durante o adensamento sendo a finura mais preponderante em relação à resistência à compressão Na prática o cimento Portland de alta resistência inicial é mais fino do que o ci mento Portland comum Normalmente cimentos ASTM do Tipo III têm valores de superficie específica determinada pelo método Blaine entre 450 e 600 m2kg enquanto no cimento Tipo 1 esse valor varia entre 300 e 400 m2kg A maior finura aumenta sig nificativamente a resistência entre 10 e 20 horas persistindo o aumento até os 28 dias Em condições de cura úmida as resistências se equiparam entre dois e três meses e na continuação os cimentos de menor finura superam os mais finos 29 Esse comportamento não deve ser extrapolado a cimentos de finura muito elevada o que causa aumento na demanda de água na mistura Em consequência disso para determinado teor de cimento e determinada trabalhabilidade a relação águacimento aumenta diminuindo os beneficios da maior finura em relação à resistência inicial As exigências de expansibilidade e propriedades químicas são as mesmas do cimen to Portland comum O uso do cimento de alta resistência inicial é indicado nos casos em que o rá pido desenvolvimento da resistência é exigido como para remoção antecipada das Capítulo 2 Materiais cimentfcios 73 fôrmas para reutilização ou quando um valor de resistência é necessário para dar continuidade à obra o mais rápido possível O cimento de alta resistência inicial não tem custo muito maior do que o cimento comum mas responde somente por um pequeno percentual de todo o cimento produzido no Reino Unido e nos Estados Unidos Como a rapidez no ganho de resistência significa maior liberação de calor de hidratação o cimento de alta resistência inicial não deve ser utilizado em cons truções em concreto massa ou em grandes seções estruturais Por outro lado em situações de construção a baixas temperaturas pode ser interessante a utilização de um cimento com elevada taxa de liberação de calor a fim de combater os danos do congelamento precoce Cimentos Portland de alta resistência inicial especiais Existem diversos cimentos especialmente fabricados que desenvolvem resistência de for ma bastante rápida Um deles é denominado cimento de ultraalta resistência inicial Esse tipo de cimento não é normalizado mas é fornecido por alguns fabricantes de cimento Em geral o elevado desenvolvimento da resistência é obtido pela moagem do cimento até uma finura bastante alta entre 700 e 900 m2kg Por essa razão o teor de sulfato de cálcio deve ser mais elevado 4 expresso em S03 do que nos cimentos que atendem à BS EN 1971 2000 mas todas as outras exigências estabelecidas pela norma citada são atendidas Deve ser destacado que o elevado teor de sulfato de cálcio não exerce efeito adverso na expansibilidade em longo prazo já que é todo utilizado nas reações iniciais de hidratação O efeito da finura do cimento no desenvolvimento da resistência é mostrado na Figura 23 Todos os cimentos utilizados nesse estudo219 possuem teor de C3S entre 45 e 48 e teor de C3A entre 143 e 149 O cimento de ultraalta resistência inicial é produzido pela separação dos finos do cimento de alta resistência inicial com o uso de um ciclone Devido à sua elevada finura esse cimento tem baixa massa unitária e se deteriora rapidamente quando exposto ao ar A elevada finura resulta em rápida hidratação e consequentemente em altas resistências iniciais e grande liberação de calor nas primeiras idades Por exemplo a resistência aos três dias do cimento de alta resistência inicial é obtida em 16 horas a resistência aos sete dias é alcançada em 24 horas 235 Após 28 dias entretanto o aumento de resistência é N de RT No Brasil o cimento de alta resistência inicial é normalizado pela NBR 57331991 sendo designado pela sigla CP VARI Sua composição pode ter no máximo 5 de filer calcário sendo o restante constituído por clínquer Portland e sulfato de cálcio Diferentemente dos demais cimentos que têm especificações de resistência aos três sete e 28 dias o cimento CP VARI tem as exigências de resistência estabelecidas para um três e sete dias sendo os valores mínimos respecti vamente 14 24 e 34 MPa N de RT O título original desta seção é Special very rapidhardening Portland cements que traduzido de forma literal seria cimentos Portland especiais de endurecimento muito rápido A tradução adotada cimentos Portland de alta resistência inicial especiais seguiu os mesmos crité rios utilizados na tradução do título da seção anterior N de RT O texto original é ultra high early strength cement Neste caso utilizase a palavra strength enquanto no título original a palavra utilizada é hardening Pelas mesmas razões citadas na seção anterior foi adotada a tradução cimento de ultraalta resistência inicial 74 Propriedades do Concreto o 8 Área especifica m2kg 16 24 Horas 3 7 14 28 90 Dias Anos Idade escala logaritmica Figura 23 Aumento na resistência de concretos produzidos com cimentos de diferentes su perfícies específicas determinadas pelo método da permeabilidade ao ar19 e com relação água cimento igual a 040 pequeno Resistências típicas de concretos produzidos com esses cimentos são dadas na Tabela 26 A proporção em massa entre cimento e agregados é 1 3 Foram relatados 212 recentemente cimentos de ultraalta resistência inicial que pos suem um teor muito elevado de C3S 60 e baixíssimo teor de C2S 10 O início de pega ocorreu em 70 minutos mas o fim de pega foi verificado logo após em 95 minu tos2 21 Deve ser destacado entretanto que para as mesmas proporções de mistura o uso de cimento de ultraalta resistência inicial resulta em menor trabalhabilidade Os cimentos de ultraalta resistência inicial foram utilizados com sucesso em várias estruturas em que era importante que a aplicação de protensão ou a entrada em uso fosse precoce A retração e a fluência não são significativamente diferentes das obtidas com ou Tabela 26 Valores típicos de resistência de um concreto 1 3 produzido com cimento Portland de ultraalta resistência iniciaf35 Idade Resistência à compressão com relação águacimento de 040 045 050 MP a MP a MP a 8 horas 12 10 7 16 horas 33 26 22 24 horas 39 34 30 28 dias 59 57 52 1 ano 62 59 57 Capítulo 2 Materiais cimentfcios 75 tros cimentos Portland quando as proporções das misturas eram as mesmas236 No caso da fluência a comparação deve ser feita com base na mesma relação tensãoresistência Os cimentos de ultraalta resistência inicial discutidos até agora não contêm adi ções e são fundamentalmente variações do cimento Portland puro Existem cimentos com composição patenteada como o cimento de pega regulada oujet cement desen volvido nos Estados Unidos Esse cimento consiste essencialmente em uma mistura de cimento Portland e fluoraluminato de cálcio CuA7CaFJ com um retardador de pega adequado normalmente ácido cítrico ou sais de lítio O tempo de pega desse cimento pode variar entre um e 30 minutos quanto maior o tempo de pega menor o desenvolvimento da resistência e é controlado na fabricação do cimento já que as matériasprimas são moídas e queimadas em conjunto A moagem é difícil devido às diferentes durezas 265 O desenvolvimento da resistência inicial é controlado pelo teor de fluoralumina to de cálcio Quando é de 5 podese atingir cerca de 6 MPa em uma hora um teor de 50 produzirá 20 MPa no mesmo tempo ou até antes Esses valores são baseados em uma mistura com teor de cimento de 330 kgm3 O desenvolvimento da resistência posterior é similar ao do cimento Portland matriz mas em temperatura ambiente não ocorre aumento de resistência entre um e três dias Umjet cemenl23 japonês típico tem uma área específica Blaine de 590 m2kg e a seguinte composição de óxidos CaO 59 Foram obtidos23º valores de resistência de 8 MPa em duas horas e de 15 MPa em seis horas com relação águacimento de 030 Verificouse223 que a retração por secagem do concreto produzido comjet cement foi menor do que a observada em um concreto produ zido com a mesma quantidade por metro cúbico de cimento Portland A permeabilidade em até sete dias também é muito menor 223 Esses aspectos são importantes quando o cimento de pega regulada é utilizado para reparos urgentes em que esse cimento é espe cialmente importante por causa de sua pega rápida e do desenvolvimento de resistência inicial muito rápido É claro que o procedimento de mistura deve ser adequado e quando necessário pode ser utilizado um aditivo retardador 223 O cimento de pega regulada é vulnerável ao ataque por sulfatos devido ao seu elevado teor de aluminato de cálcio 237 Existem outros cimentos especiais com elevadíssimas resistências iniciais Eles são vendidos com nomes registrados e sua composição não é divulgada Por essas razões não seria adequado ou viável abordálos neste livro Entretanto para dar uma indicação de disponibilidade pelo menos em alguns países e comentar sobre o desempenho desses cimentos será feita a seguir uma discussão sobre um deles denominado aqui cimento X O cimento X é um cimento composto que consiste em aproximadamente 65 de ci mento Portland com finura de 500 m2kg cerca de 25 de cinza volante da classe C e aditi vos quimicos funcionais não divulgados Entre estes provavelmente estão o ácido cítrico o carbonato de potássio e um superplastificante mas não cloretos O cimento é utilizado normalmente na quantidade de 450 kg por metro cúbico de concreto e com relação água cimento aproximada a 025 O tempo de início de pega é de 30 minutos ou mais Tem sido N de RT Sem tradução no Brasil 76 Propriedades do Concreto divulgado que o concreto pode ser lançado em temperaturas um pouco abaixo do ponto de congelamento mas é necessário o uso de isolamento térmico para reter o calor O desenvolvimento da resistência do concreto produzido com o cimento X é muito rápido cerca de 20 MPa em quatro horas e a resistência à compressão aos 28 dias é aproximada a 80 MPa Dizse que o concreto tem boa resistência a sulfatos e ao gelo e degelo sem aditivo incorporador de ar O último aspecto se deve à baixa relação água cimento A retração também tem sido divulgada como baixa Essas características tornam o cimento X adequado para reparos de urgência e pos sivelmente também para o concreto prémoldado Contudo deve ser destacado que o cimento X tem um teor de álcalis aproximado a 24 expresso em equivalente Na20 e se deve ter isso em mente no caso de uso de agregados alcalirreativos Devido a sua alta reatividade e sua finura é essencial armazenálo em condições de baixíssima umidade Cimento Portland de baixo calor de hidratação O aumento da temperatura no interior de uma grande massa de concreto devido à libera ção do calor de hidratação do cimento conjugado à baixa condutividade térmica do con creto pode causar uma grave fissuração página 411 Por essa razão é necessário contro lar a taxa de liberação de calor do cimento utilizado nessas estruturas a fim de a promover a dissipação da maior parte do calor resultando em menor elevação da temperatura O cimento com essas características foi produzido inicialmente nos Estados Uni dos para a utilização em grandes barragens de gravidade e é conhecido como cimento Portland de baixo calor de hidratação Tipo IV Esse cimento entretanto não tem sido produzido no país No Reino Unido o cimento de baixo calor de hidratação é normalizado pela BS 13701979 que limita o calor de hidratação do cimento a 250 Jg aos sete dias e a 290 Jg aos 28 dias de idade Os limites do teor de óxido de cálcio do cimento de baixo calor de hidratação de pois de corrigidos para cal combinada com S03 são CaO l 24Si02 12Al20 3 065Fe20 3 e CaO l l9Si02 12Ali03 065Fe20 3 Os menores teores dos compostos de hidratação mais rápida C3S e C3A fazem com que esse cimento tenha menor velocidade de desenvolvimento de resistência do que o cimento Portland comum mas a resistência final não é afetada De qualquer forma para garantir uma velocidade de desenvolvimento adequada a superficie específica do cimento deve ser no mínimo igual a 320 m2kg Na norma europeia BS EN 19712000 não é feita distinção do cimento Portland de baixo calor de hidratação Nos Estados Unidos o cimento Portland pozolânico Tipo P pode ser especificado como de baixo calor de hidratação O cimento Portland pozolânico Tipo IP por sua vez pode ser tomado como de médio calor de hidratação sendo identificado pelo sufi xo MH Esses cimentos são cobertos pela norma ASTM C 59510 Capítulo 2 Materiais cimentfcios 77 Em algumas aplicações o calor de hidratação muito baixo pode ser uma desvanta gem então um cimento denominado modificado Tipo II foi desenvolvido nos Estados Unidos Esse cimento combina com sucesso uma taxa deliberação de calor um pouco mais elevada do que a do cimento de baixo calor de hidratação com um desenvolvimen to de resistência similar ao do cimento Portland comum O cimento modificado é reco mendado para uso em estruturas em que seja desejável uma moderada geração de calor ou em que possa ocorrer um moderado ataque por sulfatos Esse cimento é largamente utilizado nos Estados Unidos O cimento modificado identificado como cimento Tipo II e o cimento de baixo calor de hidratação Tipo IV são cobertos pela ASTM C 15009 Conforme já mencionado o cimento Tipo IV não tem sido utilizado nos Estados Unidos há algum tempo Outros meios têm sido empregados para tratar o problema de geração excessiva de calor de hidratação como o uso de cinza volante ou pozolana e um consumo de cimento muito baixo O cimento utilizado pode ser do Tipo II com calor de hidratação de 290 Jg aos sete dias citado como uma opção na ASTM C 15009 similar aos 250 Jg do cimento Tipo IV Cimento Portland resistente a sulfatos Nas discussões sobre as reações de hidratação do cimento em especial sobre o processo de pega foram feitas menções à reação entre o C3A e o sulfato de cálcio CaS042Hp e à consequente formação de sulfoaluminato de cálcio No cimento endurecido o alu minato de cálcio hidratado pode reagir de modo semelhante com sulfatos existentes no meio externo O resultado da reação é a formação de sulfoaluminato de cálcio no inte rior da estrutura da pasta de cimento hidratada Como a fase sólida tem volume 227 maior ocorre a desagregação progressiva do concreto Um segundo tipo de reação é a que ocorre devido à troca de base entre o hidróxido de cálcio e os sulfatos resultando na formação de sulfato de cálcio e no aumento de 124 do volume da fase sólida Essas reações são conhecidas como ataques por sulfatos e os sais mais ativos são o sulfato de magnésio e o sulfato de sódio O ataque por sulfatos é bastante acelerado quando acompanhado por ciclos de secagem e molhagem A solução está no uso de cimento com baixo teor de C3A denominado cimento Portland resistente a sulfatos Para esse cimento a norma britânica BS 40271996 estabe lece o teor máximo de C3A em 35 sendo o teor de S03 limitado a 25 Em relação aos demais aspectos o cimento resistente a sulfatos é similar ao cimento Portland comum mas não é tratado separadamente na BS EN 19712000 Nos Estados Unidos o cimento resis tente a sulfatos é identificado como cimento Tipo V e é normalizado pela ASTM C 150 09 Essa norma limita o teor de C3A a 5 e o valor da soma do teor de C4AF com o dobro do teor de C3A é limitado a 25 O teor de óxido de magnésio por sua vez é limitado a 6 Também existe um cimento de moderada resistência a sulfatos ASTM C 59510 N de R T No Brasil o cimento de baixo calor de hidratação é normalizado pela NBR 13116 1994 que estabelece que os cimentos normalizados CP 1 CP II CP III CP IV e CP V ARI podem ser con siderados como de baixo calor de hidratação desde que os valores máximos de calor de hidratação liberado aos três e sete dias sejam respectivamente 260 Jg e 300 Jg Esses cimentos são designados pela sigla e pela classe originais de seu tipo acrescidas de BC A determinação do calor de hidrata ção é realizada pelo método da garrafa de Langavant normalizado pela NBR 120061990 78 Propriedades do Concreto O papel do C4AF não está bem claro Do ponto de vista químico esperarseia que o C4AF formasse sulfoaluminato de cálcio bem como sulfoferrito de cálcio causando expansão Entretanto parece que a ação do sulfato de cálcio em címento hidratado é tão menor quanto menor for a relação Al20 3Fe20 3 Algumas soluções sólidas são formadas e são comparativamente menos passíveis de ataque O ferrito tetracálcico é ainda mais re sistente e pode formar uma película protetora sobre qualquer aluminato de cálcio livre 26 Como frequentemente a redução do teor de Al20 3 da matériaprima não é viável pode ser feita a adição de Fe20 3 à mistura de modo que o teor de C4AF aumente e o teor de C3A diminua27 Um exemplo de cimento com relação Al20 3Fe20 3 muito baixa é o cimento Ferrari em cuja fabricação parte da argila é substituída por óxido de ferro Um cimento seme lhante é produzido na Alemanha sob o nome Erz cement Esse tipo de cimento também é chamado de cimento de minério de ferro O baixo teor de C3A e o comparativamente baixo teor de C4AF do cimento resis tente a sulfatos implicam um alto teor de silicatos resultando em um cimento de eleva da resistência Entretanto como o C2S representa uma grande proporção dos silicatos a resistência inicial é baixa O calor liberado pelo cimento resistente a sulfatos não é muito mais alto do que o referente ao cimento de baixo calor de hidratação Poderia ser dito que teoricamente o címento resistente a sulfatos é um cimento ideal mas devido às exigências em relação à sua matériaprima ele não pode ser produzido facilmente e apresenta alto custo Deve ser ressaltado que o uso de cimento resistente a sulfatos pode ser desacon selhado quando existe risco de presença de íons cloreto no concreto armado ou com outro tipo de aço no interior A razão para isso é que o C3A fixa os íons cloreto for mando cloroaluminato de cálcio Assim os íons não estariam disponíveis para iniciar a corrosão do aço Esse tópico é discutido na página 592 As especificações para o cimento resistente a sulfatos com baixo teor de álcalis estão estabelecidas na BS 40271996 Aqui vale a pena destacar que um baixo teor de álcalis no cimento é benéfico em relação ao ataque por sulfatos independentemente do teor de C3A A razão para isso é que um baixo teor de álcalis reduz a disponibilidade precoce dos íons sulfato para reação com o C3A212 mas não se sabe se esse efeito per siste por bastante tempo Cimento Portland branco e pigmentos Em algumas ocasiões para fins arquitetônicos são necessários cimentos brancos ou em tons pastéis Para a obtenção de melhores resultados é recomendável a utilização de cimento branco com obviamente um agregado miúdo adequado e caso a superficie N de RT Os cimentos resistentes a sulfatos são normalizados no Brasil pela NBR 57371992 São considerados resistentes a sulfatos a os cimentos que apresentam teor de C3A 8 e teor de adições carbonáticas 5 da massa do aglomerante total eou b cimentos Portland de alto forno CP III cujo teor de escória granulada de altoforno esteja entre 60 e 70 eou c cimentos Portland pozolânicos CP IV cujo teor de materiais pozolânicos esteja entre 25 e 40 eou d cimentos que tenham antecedentes com base em resultados de ensaios de longa duração ou re ferências de obras que comprovadamente indiquem resistência a sulfatos Os cimentos Portland resistentes a sulfatos são designados pela sigla original de seu tipo acrescida de RS Capítulo 2 Materiais cimentfcios 79 vá receber tratamento um agregado graúdo apropriado O cimento branco é vantajoso pelo fato de não ser passível de manchamento por ter baixo teor de álcalis solúveis O cimento Portland branco é produzido a partir de matériasprimas que contêm baixíssimos teores de óxido de ferro menos do que 03 em relação à massa de clínquer e de magnésio Normalmente se utiliza caulim em conjunto com giz ou calcário livres de determinadas impurezas Para evitar a contaminação por cinza de carvão é utilizado óleo ou gás como combustível para o forno Já que o ferro atua como fundente no clín quer sua ausência causa a necessidade de maior temperatura de forno até 1650 ºC mas algumas vezes se adiciona crio li ta fluoreto de alumínio e sódio como fundente Também deve ser evitada a contaminação do cimento por ferro durante a moa gem do clínquer Assim em vez de se usar um moinho de bolas comum utilizase um moinho revestido com pedra ou com cerâmica sendo a moagem realizada com seixos menos eficiente ou com bolas de ligas de níquel e molibdênio mais cara O custo da moagem é portanto maior e isso somado às matériasprimas mais caras torna o ci mento branco bastante caro cerca de três vezes o preço do cimento Portland comum Dessa forma o cimento branco é frequentemente utilizado como um revestimento sobre um substrato de cimento comum mas deve ser assegurada a aderência entre os dois concretos Para a obtenção de bons resultados em relação à cor em geral utilizam se concretos com elevado consumo de cimento e relação águacimento limitada a 040 Em alguns casos é possível a diminuição de custos substituindose parcialmente o cimento branco por escória de altoforno que é de cor bastante clara Rigorosamente falando o cimento branco tem uma tonalidade levemente verde ou amarelada dependendo das impurezas Resíduos de cromo manganês e ferro são os principais responsáveis respectivamente pela leve coloração esverdeada verdeazulada e amarelada22º Uma composição típica do cimento Portland branco é dada na Tabela 27 mas os teores de C3S e de C2S podem apresentar grande variação O cimento branco tem a massa específica um pouco menor que o cimento Portland comum em geral entre 305 e 3 10 gcm3 Em razão de o brilho da cor branca ser aumentado por uma finura maior do cimento ele é em geral moído até uma finura entre 400 e 450 m2kg A resistência do ci mento Portland branco é normalmente um pouco menor do que a do cimento Portland comum mas apesar disso o cimento branco atende às exigências da BS 12 1996 Também são produzidos cimentos brancos aluminosos que serão analisados na página 106 Quando é necessária uma cor em tom pastel o cimento branco pode ser utilizado como base para a pintura Como alternativa podem ser adicionados pigmentos à beto neira Esses materiais são pós de finura similar ou maior daquela do cimento e existem em uma grande variedade de cores Por exemplo óxidos de ferro produzem as cores amarela vermelha marrom e preta o óxido de cromo resulta na cor verde já o dióxido N de RT O cimento Portland branco é normalizado no Brasil pela NBR 129891993 É iden tificado pela sigla CPB podendo ser estrutural ou não estrutural O primeiro segundo a norma deve ser composto por clínquer branco sulfato de cálcio 75 a 100 e materiais carbonáticos O a 25 Para o cimento não estrutural os limites são 50 a 74 de clínquer sulfato de cálcio e 26 a 50 de materiais carbonáticos O cimento estrutural está normalizado em três classes de resistência 25 32 e 40 MPa 80 Propriedades do Concreto Tabela 27 Teor de compostos típicos do cimento Portland branco Composto Teor C3S 51 C2S 26 C3A 11 C4AF 1 S03 26 Álcalis 025 de titânio produz a cor branca238 É essencial que os pigmentos não afetem negativa mente o desenvolvimento da resistência do cimento ou o ar incorporado Por exemplo o negro de fumo sendo extremamente fino aumenta a demanda de água e reduz o teor de ar da mistura Por isso nos Estados Unidos alguns pigmentos são comercializados com agentes incorporadores de ar moídos em conjunto o que deve ser levado em consi deração no momento da dosagem da mistura A mistura de concreto com pigmentos não é comum devido à dificuldade em man ter a uniformidade da cor no concreto resultante Podese conseguir uma melhoria na dispersão do pigmento com a utilização de aditivos superplastificantes 242 mas é fun damental verificar a compatibilidade de qualquer pigmento com os aditivos que serão utilizados Em misturas que contêm sílica ativa pigmentos de coloração clara podem não ter bons resultados devido à extrema finura da sílica ativa que causa um efeito de mascaramento As especificações para os pigmentos são dadas pela BS EN 128782005 A norma ASTM C 97905 abrange os pigmentos coloridos e brancos É recomendado que are sistência aos 28 dias seja de pelo menos 90 da resistência da mistura de referência sem pigmento e que a demanda de água não seja superior a 110 da mistura de referência O tempo de pega não deve ser significativamente afetado pelo pigmento e é fundamen tal que os pigmentos sejam insolúveis e não afetados pela luz Uma maneira mais eficiente de obter um concreto colorido uniforme e durável é utilizar cimento colorido que consiste no cimento branco moído em conjunto com um pigmento 2 a 10 em geral um óxido inorgânico As especificações desses cimentos um tanto quanto especiais são dadas pelos seus fabricantes Devido ao pigmento não ser um material cimentício devem ser usadas misturas um pouco mais ricas A utiliza ção de concreto colorido foi estudada por Lynsdale Cabrera238 Para blocos de pavimentação algumas vezes se aplica antes do acabamento um salgamento superficial de uma mistura pronta constituída por pigmento cimento e agregados miúdos duros N de RT Não existe normalização brasileira para pigmentos destinados à produção de con creto colorido N de RT A expressão salgamento superficial é utilizada para a aplicação de produtos pron tos por aspersão A expressão original dryshake também é empregada Capítulo 2 Materiais cimentfcios 81 Cimento Portland de altoforno Os cimentos assim denominados consistem em uma mistura íntima de cimento Portland e escória granulada de altoforno segundo a terminologia da ASTM somente escória A escória é um resíduo da produção de ferro gusa sendo produzidos cerca de 300 kg de escória por tonelada de ferro gusa Quimicamente a escória é uma mistura de óxido de cálcio sílica e alumina os mesmos óxidos que compõem o cimento Portland mas não nas mesmas proporções Também existem escórias não ferrosas e sua utilização em concreto pode ser desenvolvida no futuro 239 A escória de altoforno apresenta grande variação em sua composição e em sua es trutura fisica dependendo do processo utilizado e do método de resfriamento Para uso na produção de cimento de altoforno a escória deve ser resfriada de modo que se soli difique como um material vítreo evitandose em grande parte a cristalização O resfria mento rápido pela água resulta na fragmentação na forma de grãos do material Tam bém pode ser utilizado o processo de peletização que requer menor quantidade de água A escória pode produzir um material cimentício de várias maneiras Inicialmente pode ser usada em conjunto com calcário como matériaprima para a forma tradicional de produção de cimento pelo processo por via seca O clínquer produzido a partir desses materiais com frequência é usado em conjunto com a escória no processo de produção de cimento Portland de altoforno Essa utilização da escória que não precisa estar na forma vítrea é economicamente interessante já que o cálcio está presente na forma de CaO e portanto a energia necessária à descarbonatação ver página 3 não é necessária Na segunda maneira a escória granulada de altoforno moída em uma finura adequa da pode ser usada diretamente com um ativador alcalino ou um agente iniciador como material cimentício Em outras palavras a escória granulada de altoforno é um material hidráulico 241 Esse material é utilizado em argamassas para alvenaria e outras construções mas o uso da escória de altoforno pura está fora do escopo deste livro Na terceira maneira a mais comum na maioria dos países utilizase a escória no ci mento Portland de altoforno conforme definido no parágrafo inicial desta seção Esse tipo de cimento pode ser produzido tanto pela moagem conjunta do clínquer Portland e da escória granulada de altoforno seca além do sulfato de cálcio quanto pela mistura seca do cimento Portland e da escória Ambos os métodos são utilizados com sucesso mas é importante destacar que a escória é mais dura do que o clínquer o que deve ser levado em conta no processo de moagem A moagem da escória em separado resulta em uma textura superficial mais lisa o que é benéfico para a trabalhabilidade245 Outro procedimento consiste na colocação da escória granulada de altoforno seca na betoneira ao mesmo tempo que se coloca o cimento Portland assim produzindo em campo o cimento Portland de altoforno Esse procedimento é normalizado pela BS 5328 1991 cancelada e substituída pela BS EN 20612000 Um desenvolvimento belga é o processo Trief em que a escória granulada de alto forno úmida em forma de pasta é colocada diretamente na betoneira junto com o cimento e os agregados Evitase assim o custo de secagem e a moagem do material úmido resulta em uma maior finura do que a obtida com a moagem a seco com o mes mo gasto energético Não existem exigências detalhadas para os teores dos óxidos individuais da escória de altoforno a ser utilizada no concreto mas as seguintes porcentagens são considera das satisfatórias no cimento254 82 Propriedades do Concreto Óxido de cálcio Sílica Alumina Óxido de magnésio 40 a50 30 a40 8a18 O a8 Menores valores de óxido de cálcio e valores mais elevados de óxido de magnésio também são utilizados256 O óxido de magnésio não está na forma cristalina e portanto não resulta na expansão deletéria258 Pequenas quantidades de óxido de ferro óxido de manganês álcalis e enxofre também podem estar presentes A massa específica da escória de altoforno é cerca de 290 gcm3 um pouco menor do que a do cimento Portland cerca de 3 15 gcm o que afeta o valor da massa espe cífica do cimento produzido pela mistura Quando o cimento Portland de altoforno é misturado com a água os componen tes do cimento iniciam a hidratação antes embora uma pequena parte da escória de altoforno reaja de forma imediata liberando íons de cálcio e alumínio na solução256 A escória então reage com o hidróxido alcalino levando à reação com o hidróxido de cálcio liberado pelo cimento Portland e à formação de CSH256 A norma europeia BS EN 19712000 estabelece que a escória para ser utilizada na produção de qualquer cimento composto deve atender a certos requisitos Segundo a BS 146 1996 e a BS 4246 1996 no mínimo 23 da escória deve ser vítrea A soma de CaO MgO e Si02 deve totalizar pelo menos 23 da massa total da escória e a relação em massa entre a soma de CaO MgO e Si02 precisa ser superior a 10 Esse valor ga rante uma alta alcalinidade sem a qual a escória seria hidraulicamente inerte Os grãos de escória têm forma angular contrastando com a cinza volante A norma BS EN 197 42004 não faz menção a esse aspecto A norma ASTM C 98909a especifica que no máximo 20 da escória granula da de altoforno seja maior do que a peneira de malha 45 µm enquanto as normas britânicas não adotam essa exigência A superficie específica da escória de altoforno normalmente não é determinada mas um aumento na finura do cimento Portland de altoforno acompanhado pela otimização do teor de S03 resulta no aumento da resis tência Quando a superficie específica é alterada de 250 para 500 m2kg medida pelo método Blaine a resistência é mais do que dobrada 259 A abordagem americana dada pela ASTM C 98909a classifica a escória de alto forno segundo sua atividade hidráulica Essa determinação é realizada pela compara ção da resistência de argamassas normalizadas contendo escória com a de argamassas puras de cimento Portland sendo estabelecidos três níveis A norma europeia BS EN 19712000 reconhece três classes de cimento Portland de altoforno denominadas cimento de altoforno IIIA 111B e 111C Todas admitem até 5 de filer mas as porcentagens de escória granulada de altoforno expressas como uma porcentagem do total de material cimentício cimento Portland mais escória ex cluídos o sulfato de cálcio e agentes auxiliares de fabricação diferem As porcentagens são as seguintes Classe IliA Classe 111B Classe 111C 36 a65 66 a80 81a95 Capítulo 2 Materiais cimentfcios 83 O cimento de altoforno Classe 111C em seu limite superior é praticamente um cimento de escória pura e conforme já citado não será tratado neste livro Cimentos com elevado teor de escória de altoforno podem ser utilizados como cimentos de baixo calor de hidratação em lançamentos de grandes massas de con creto em que é necessário o controle da temperatura devido ao calor liberado pela hidratação inicial do cimento Esse assunto é tratado na página 410 A norma BS 42462002 substituída pela BS EN 19742004 fornece uma opção para uma especi ficação do calor de hidratação pelo comprador Não deve ser esquecido entretanto que a baixa liberação de calor está associada ao menor desenvolvimento da resistên cia Portanto em tempo frio o baixo calor de hidratação do cimento de altoforno aliado ao moderadamente lento desenvolvimento da resistência pode levar a danos por congelamento Os cimentos com escória de altoforno são com frequência vantajosos do ponto de vista do ataque quimico questão discutida na página 694 A atividade hidráulica da escória de altoforno é condicionada por sua elevada finura mas da mesma forma que em outros cimentos a finura dos cimentos Portland de altoforno não é especificada nas normas britânicas A única exceção é quando a escória e o cimento Portland são misturados a seco sendo que neste caso a escória de altoforno deve atender à BS 6699 1992 1998 Na prática a finura da escória granula da de altoforno tende a ser maior do que a do cimento Portland Além dos cimentos Portland de altoforno discutidos até agora a BS EN 19712000 cita dois cimentos contendo menores teores de escória O cimento Classe II AS contém entre 6 e 20 de escória e no cimento Classe II BS o teor de escória varia entre 21 e 35 sendo os teores expressos em massa Esses cimentos denominados ci mentos Portland com escória fazem parte da grande variedade de cimentos da Classe II todos constituídos principalmente por cimento Portland mas misturados com outros materiais cimentícios ver Tabela 24 As normas britânicas BS 1461996 e BS 42461996 contêm algumas exigências adicionais e também classificam os cimentos segundo a resistência à compressão A classificação é a mesma dos outros cimentos mas é importante destacar que duas das classes do cimento Portland de altoforno são subdivididas em categorias baixa resis tência inicial resistência inicial comum e alta resistência inicial Elas são um reflexo da velocidade de hidratação dos cimentos de altoforno já que nas idades mais precoces a velocidade de hidratação é mais baixa do que no caso do cimento Portland puro A BS 42461996 estabelece que cimentos com teor de escória entre 50 e 85 em massa devem ter resistência à compressão mínima de apenas 12 MPa aos sete dias N de RT No Brasil o cimento Portland de altoforno é normalizado pela NBR 57351991 e tem o limite de escória estabelecido entre 35 e 70 É permitido um teor de até 5 de filer calcário sendo o restante constituído por clínquer e sulfato de cálcio Esse cimento é identificado como CP III e estão normalizadas as classes de resistência de 25 32 e 40 MPa N de RT No Brasil existe o cimento Portland composto com escória CP II E com compo sição de 56 a 94 de clínquer Portland sulfato de cálcio 6 a 34 de escória de altoforno e O a 10 de material carbonático Esse cimento é normalizado pela NBR 115781991 versão corrigida 1997 e tem as classes de resistência de 25 32 e 40 MPa 84 Propriedades do Concreto Cimento supersulfatado O cimento supersulfatado é produzido pela moagem conjunta de uma mistura de 80 a 85 de escória granulada de altoforno com 10 a 15 de sulfato de cálcio na forma totalmente desidratada ou anidrita e até cerca de 5 de clínquer Portland São comuns valores de finura entre 400 e 500 m2kg O cimento supersulfatado é portanto bastante diferente do cimento Portland cujo principal componente é o silicato de cálcio O ci mento deve ser armazenado em ambientes bastante secos ou se deteriora rapidamente O cimento supersulfatado é muito utilizado na Bélgica onde é conhecido como ciment métallurgique sursulfaté e na França e era fabricado na Alemanha com a de nominação Sulfathüttenzement No Reino Unido era normalizado pela BS 42482004 cancelada mas devido às dificuldades de produção sua fabricação foi encerrada A norma europeia para o cimento supersulfatado é a BS EN 157432010 que estabelece as exigências fisicas e químicas O cimento supersulfatado tem alta resistência à água do mar e pode suportar as maiores concentrações de sulfatos normalmente observadas em solos ou águas subter râneas sendo também resistente a ácidos húmicos e óleos Foram observados concretos com relação águacimento limitada a 045 que não se deterioraram quando em contato com soluções fracas de ácidos minerais de pH inferior a 35 Por isso o cimento super sulfatado é utilizado na construção de redes de esgoto e em solos contaminados embo ra tenha sido sugerido que ele é menos resistente do que o cimento Portland resistente a sulfatos quando a concentração de sulfatos é maior do que l 231 O cimento supersulfatado tem calor de hidratação bastante baixo cerca de 170 a 190 Jg aos sete dias e de 190 a 210 Jg aos 28 dias26 É um cimento adequado portanto para construções em concreto massa mas devem ser tomadas precauções em caso de utilização em tempo frio pois o desenvolvimento da resistência é bastante reduzido em baixas temperaturas A velocidade de endurecimento do cimento supersulfatado aumenta com temperaturas de até 50 ºC mas se observou um comportamento anômalo em temperaturas mais elevadas Dessa forma não se deve utilizar cura a vapor com temperatura superior a 50 ºC sem ensaios prévios Devese destacar ainda que o cimen to supersulfatado não deve ser misturado com cimentos Portland já que o hidróxido de cálcio liberado pela hidratação do cimento Portland interfere na reação entre a escória e o sulfato de cálcio É essencial a cura úmida por pelo menos quatro dias após a moldagem já que a se cagem precoce resulta em uma camada superficial friável ou pulverulenta especialmen te em tempo quente Entretanto a espessura dessa camada não aumenta com o tempo O cimento supersulfatado se combina quimicamente com maior quantidade de água do que a requerida para a hidratação do cimento Portland então não devem ser produzidos concretos com relação águacimento inferior a 040 Misturas mais pobres do que 16 não são recomendadas Há relatos de que a diminuição da resis tência causada pelo aumento da relação águacimento é menor do que com outros cimentos mas como o desenvolvimento da resistência inicial depende do tipo de escória utilizado na fabricação do cimento é recomendável determinar suas reais características de resistência antes do uso Valores típicos passíveis de serem alcan çados são apresentados na Tabela 28 A BS EN 157432010 especifica três classes de resistência 325 425 e 525 Capítulo 2 Materiais cimentfcios 85 Tabela 28 Valores típicos da resistência de cimento supersulfatado26 Idade dias 3 7 28 6 meses Pozolanas Resistência à compressão Ensaios normalizados em argamassa MP a 7 28 3548 3866 Ensaios normalizados em concreto MP a 510 1728 2835 3845 52 Um dos materiais comuns classificados neste livro como cimentícios embora na reali dade de forma latente é a pozolana um material natural ou artificial que contém sílica em forma reativa Uma definição mais formal é dada pela ASTM 61808a que descreve a pozolana como um material silicoso ou sílicoaluminoso que por si só possui pouca ou nenhuma atividade cimentícia mas que quando finamente moído e na presença de umidade reage quimicamente com o hidróxido de cálcio a temperaturas ambientes formando compostos cimentícios É essencial que a pozolana esteja finamente moída pois somente assim a sílica pode se combinar com o hidróxido de cálcio produzido pelo cimento Portland em hidratação na presença de água para formar silicatos de cálcio estáveis com propriedades cimentícias Devese destacar que a sílica precisa ser amorfa ou seja vítrea já que a sílica cristalina tem baixíssima reatividade O teor da sílica vítrea pode ser determinado por espectroscopia de raios X ou por dissolução em ácido clorí drico e hidróxido de potássio 224 Amplamente falando os materiais pozolânicos podem ser de origem natural ou artificial O principal material pozolânico artificial a cinza volante será analisado na próxima seção As pozolanas naturais mais encontradas são cinza vulcânica a pozolana original pumicita cherts e folhelhos opalinos terras diatomáceas calcinadas e argila calcinada A ASTM C 6 l 808a classifica esses materiais como Classe N Algumas pozolanas naturais podem gerar problemas por suas propriedades fisicas como as terras diatomáceas que devido à sua forma angular e porosa exigem maior N de RT A definição dada pela NBR 126532014 versão corrigida 2015 é semelhante à da ASTM 61808a São definidos como pozolânicos os seguintes materiais pozolanas naturais pozolanas artificiais argilas calcinadas cinzas volantes e outros materiais não classificados an teriormente mas que apresentem atividade pozolânica Esses materiais são divididos pela NBR 126532014 versão corrigida 2015 em três classes N C e E respectivamente materiais naturais e artificiais que obedeçam aos requisitos da norma citada cinza volante produzida pela queima de carvão em usinas termoelétricas que atendam aos requisitos da norma e na Classe E qualquer pozolana cujos requisitos difiram das classes anteriores e atendam aos requisitos da norma citada 86 Propriedades do Concreto quantidade de água Certas pozolanas naturais têm suas atividades melhoradas pela cal cinação em temperaturas entre 550 e l100 ºC dependendo do material 263 As cinzas de casca de arroz são um resíduo natural e há interesse em seu uso no concreto Elas têm um teor elevado de sílica e a queima controlada em temperaturas entre 500 e 700 ºC origina um material amorfo com estrutura porosa resultando em uma superficie específica medida por adsorção de nitrogênio que pode chegar a 50000 m2kg mesmo que o grão seja grande entre 10 e 75 µm 226 Os grãos de cinza de casca de arroz têm formas complexas refletindo suas plantas originais 227 e consequentemente demandam grande quantidade de água a menos que sejam moídos em conjunto com o clínquer para quebrar a estrutura porosa Tem sido observado que a cinza de casca de arroz contribui para a resistência do concreto já entre um e três dias de idade226 Entretanto para se alcançar a trabalhabilidade adequada bem como elevada re sistência pode ser necessária a utilização de aditivos superplastificantes 228 o que vai de encontro às vantagens econômicas do uso da cinza de casca de arroz em regiões menos desenvolvidas do mundo onde a coleta desse material para processamento também é problemática Embora não confirmado o uso da cinza de casca de arroz pode causar aumento da retração280 Existem ainda outros materiais constituídos de sílica amorfa obtidos por processa mento Um deles o metacaulim é resultado da calcinação de argila caulinítica pura ou refinada em temperaturas entre 650 e 850 ºC seguida da moagem até a finura entre 700 e 900 m2kg O material resultante possui elevada pozolanicidade253260 Kohno et at261 sugeriram o uso de argila silicosa moída a grande finura superficie específica entre 4000 e 12000 m2kg determinada pela adsorção de nitrogênio como uma pozolana altamente reativa Para uma avaliação da atividade pozolânica com cimento a ASTM C 31107 pres creve a determinação do índice de desempenho com cimento Portland Ele é estabelecido pela determinação da resistência de uma argamassa com um teor especificado de subs tituição do cimento por pozolana O resultado do ensaio é influenciado pelo cimento utilizado especialmente pela finura e pelo teor de álcalis225 Também existe o índice de atividade pozolânica com cal que determina a atividade pozolânica total A pozolanicidade dos cimentos pozolânicos ou seja dos cimentos que contêm segundo a BS EN 19712000 entre 11 e 55 de pozolana e sílica ativa é verificada conforme recomendações da BS EN 19652005 O ensaio compara a quantidade de hidróxido de cálcio presente na fase líquida em contato com o cimento pozolânico hidratado com a quantidade de CaOHi capaz de saturar um meio de mesma al calinidade Se a primeira concentração for menor do que a segunda considerase a pozolanicidade do cimento como satisfatória O método está baseado no princípio de que a atividade pozolânica consiste na fixação do hidróxido de cálcio pela pozo N de RT Para a tradução do texto original strength activity index foi adotada a denomina ção desse parâmetro no ensaio similar normalizado pela NBR 57522014ª norma brasileira que estabelece o uso de cimento Portland do tipo CP 11F 32 O ensaio com cal no texto original determina o pozzolanic activity index No Brasil esse ensaio é normalizado pela NBR 57512012 e determina o índice de atividade pozolânica com cal Capítulo 2 Materiais cimentfcios 87 lana de modo que quanto menor a quantidade de hidróxido de cálcio resultante maior a pozolanicidade A pozolanicidade ainda não é totalmente compreendida Sabese que a superficie específica e a composição química desempenham importante papel mas o problema é complexo em virtude de elas serem interrelacionadas Especulase que além da reação com o CaOHi as pozolanas também reajam com o C3A ou com seus produtos de hidratação 216 Uma boa revisão sobre pozolanicidade foi elaborada por Massazza Costa277 Existe ainda outro material a sílica ativa que na realidade é uma pozolana arti ficial mas suas propriedades a caracterizam como uma classe própria Devido a isso a sílica ativa será tratada em uma seção específica ver página 89 Cinza volante A cinza volante conhecida como cinza volante pulverizada é a cinza precipitada elétrica ou mecanicamente a partir dos gases de combustão de usinas termoelétricas a carvão mineral As partículas de cinza volante são esféricas o que é considerado vantajoso do ponto de vista da demanda de água e têm finura muito elevada A maioria das partícu las tem diâmetro variando entre menos do que 1 e 100 µm e a superficie específica me dida pelo método Blaine normalmente varia entre 250 e 600 m2kg Este valor elevado implica pronta disponibilidade para a reação com o hidróxido de cálcio A superfície específica da cinza volante não é de fácil determinação porque no ensaio de permeabilidade ao ar as partículas esféricas se acomodam de forma mais compacta do que as partículas de formas irregulares do cimento fazendo a resistência ao ar da cinza volante ser maior Por outro lado as partículas porosas de carbono na cinza permitem o fluxo de ar através delas resultando em um valor de fluxo de ar iluso riamente elevado262 Além disso a determinação da massa específica da cinza volante que entra no cálculo da superfície específica ver página 22 é influenciada pela presen ça de esferas ocas cujas massas específicas podem ser inferiores a 10 gcm262 No ou tro extremo algumas pequenas partículas que contêm magnetita ou hematita possuem elevada massa específica O valor típico da massa específica da cinza volante é de 235 gcm3 A determinação da superficie específica da cinza volante tem uma importante função na detecção de sua variabilidade 264 A classificação americana da cinza volante dada pela ASTM C 61808a é baseada no tipo de carvão que a originou A cinza volante mais comum vem do carvão betumi noso é principalmente silicosa e é identificada como cinza volante Classe F Carvão subbetuminoso e lignita resultam em uma cinza com elevado teor de cálcio denominada cinza volante Classe C Isso será analisado posteriormente nesta seção A atividade pozolânica da cinza Classe F não é objeto de dúvida mas é essencial que a finura e o teor de carbono sejam constantes Como as partículas de carbono ten dem a ser maiores frequentemente esses dois fatores são interdependentes Caldeiras modernas produzem cinza volante com teor de carbono aproximado a 3 mas valores muito mais elevados são encontrados em usinas mais antigas Considerase que o teor N de RT A NBR 57532010 estabelece os critérios para a determinação da pozolanicidade para o cimento Portland pozolânico utilizando o método da comparação do teor de cal na solução 88 Propriedades do Concreto de carbono seja igual à perda ao fogo embora esta inclua a água combinada ou o C02 fixado presente264 A norma britânica BS EN 450012005 11997 especifica o valor máximo de 12 para o resíduo na peneira 45 µm parâmetro interessante para a classi ficação em relação às dimensões As principais exigências da ASTM C 61808a são teor mínimo conjunto de sílica alumina e óxido de ferro igual a 70 S03 limitado a 5 e perda ao fogo de no máximo 10 Para controlar qualquer reação álcaliagregado a expansibilidade da mistura com cinza volante não deve exceder a obtida aos 14 dias na mistura de referência produzida com cimento de baixo teor de álcalis A BS 38921 1997 determina entre outras exigên cias teor máximo de S03 de 25 e não é mais estabelecida uma limitação do teor de MgO devido a ele estar presente em forma não reativa Deve ser destacado que a cinza volante pode afetar a cor do concreto produzido tornandoo mais escuro devido ao carbono presente Esse pode ser um fator importante do ponto de vista estético em especial quando concretos com e sem cinza são aplicados lado a lado No que se refere à cinza volante Classe C rica em cálcio e derivada da lignita podese eventualmente admitir um teor de óxido de cálcio de até 24 263 As cinzas com alto teor de cálcio podem ter algumas propriedades cimentícias hidráulicas por si só mas como o cálcio reage com parte da sílica e da alumina existirá uma menor quan tidade desses componentes disponível para reagir com o hidróxido de cálcio liberado pela hidratação do cimento O teor de carbono é baixo a finura é elevada e a coloração é clara mas o teor de MgO pode ser alto e parte do composto bem como do óxido de cálcio pode causar expansões deletérias O desenvolvimento da resistência entretanto não tem uma relação simples com a temperatura sendo satisfatório na faixa de 120 a 150 ºC mas não a aproximadamente 200 ºC quando os produtos da reação são subs tancialmente diferentes255 Cimentos pozolânicos Como as pozolanas são um material com hidraulicidade latente elas sempre são utili zadas em conjunto com o cimento Portland Os dois materiais podem ser moídos con juntamente ou misturados sendo em algumas ocasiões misturados na betoneira As possibilidades são portanto similares às da escória granulada de altoforno ver página 81 As pozolanas mais utilizadas são as cinzas volantes silicosas Classe F A norma europeia BS EN 19712000 estabelece duas subclasses de cimento Portland de cinza volante a Classe IIAV com teor de cinza volante entre 6 e 20 e a Classe 11BV com teor de cinza volante entre 21 e 35 A norma britânica para cimentos Portland com cinza volante pulverizada BS 6588 1996 apresenta valores um pouco diferentes sendo o teor máximo igual a 40 Não há um grande significado em estabelecer um limite máximo do teor de cinza volante entretanto a BS 6610 1991 N de RT Conforme já citado a NBR 126532014 versão corrigida 2015 classifica os mate riais pozolânicos em três classes N C e E sendo que as cinzas volantes correspondem à Classe C Os limites estabelecidos para a soma de Si02 Al20 3 Fe20 3 e para o teor de S03 são os mesmos determinados pela ASTM C 6180Sa A perda ao fogo deve ser de no máximo 6 e o material retido na peneira 45 µm de no máximo 34 A reatividade com álcalis do cimento é uma exigência aplicável quando especificada pelo comprador Capítulo 2 Materiais cimentfcios 89 determina um teor de cinza volante ainda maior 53 no cimento denominado cimento pozolânico Da mesma forma que o cimento de altoforno ver página 83 o cimento pozolânico tem baixa resistência aos sete dias mínimo de 12 MPa e também aos 28 dias mínimo de 225 MPa Uma vantagem é a baixa liberação de calor de modo que o cimento pozolânico é um cimento de baixo calor de hidratação Além disso apresenta alguma resistência ao ataque por sulfatos e por ácidos fracos Sílica ativa A sílica ativa é relativamente nova entre os materiais cimentícios tendo sido introduzida inicialmente como uma pozolana No entanto sua atuação no concreto não é somente a de uma pozolana muito reativa mas também é benéfica em outros aspectos ver pági na 697 Deve ser dito entretanto que a sílica ativa tem custo elevado A sílica ativa também é denominada microssílica fumo de sílica ou fumo de sílica con densado É um resíduo da produção de silício ou de ligas de ferrossilício obtido a partir de quartzo de alto grau de pureza e de carvão em forno elétrico a arco submerso O Si02 gasoso que se libera sofre oxidação e se condensa na forma de partículas esféricas extre mamente finas de sílica amorfa SiOi daí o nome fumo de sílica A sílica na forma vítrea amorfa é altamente reativa e as dimensões mínimas de suas partículas aceleram a reação com o hidróxido de cálcio produzido pela hidratação do cimento Portland As diminutas partículas da sílica ativa podem entrar nos espaços entre as partículas de cimento melho rando o empacotamento Quando o forno tem um sistema eficiente de recuperação de ca lor a maior parte do carbono é queimada de modo que a sílica ativa é praticamente isenta de carbono e tem cor clara Fornos sem sistemas de recuperação completa de calor deixam resíduos de carbono no material resultando em uma coloração mais escura A produção de ligas de silício incluindo metais não ferrosos como o ferrocromo o ferromanganês e o ferromagnésio também resultam na formação da sílica ativa mas sua adequação ao uso em concreto ainda não foi determinada267 As ligas de ferrossilício usuais têm teores nominais de sílica de 50 75 e 90 e quando o teor é de 48 o produto é denominado silício metálico Quanto maior o teor de silício na liga maior o teor de sílica no resíduo resultante Como o mesmo forno é capaz de produzir diferentes ligas é importante conhecer a procedência da sílica ativa a ser utilizada no concreto Em especial a liga com teor de 50 de silício resulta em um resíduo com cerca de apenas 80 de sílica Porém a produção constante de determina N de RT O cimento Portland pozolânico é normalizado no Brasil pela NBR 57361991 ver são corrigida 1999 É identificado como CP IV e estão normalizadas as classes de resistência de 25 e 32 MPa O teor de material pozolânico é estabelecido entre 15 e 50 sendo permitido um teor máximo de 5 de filer calcário e o restante constituído por clínquer e sulfato de cálcio Os valores de resistência mínima para a classe 32 MPa para três e sete dias são respectivamente 10 e 20 MPa A NBR 11578 1991 versão corrigida 1997 normaliza os cimentos compostos entre eles o cimento Portland com pozolana CP 11Z que tem estabelecida a seguinte composição clínquer Portland sulfato de cálcio 76 a 94 material pozolânico 6 a 14 e material carbonático O a 10 N de R T No original o material é denominado silica fume No Brasil a denominação ado tada pela norma NBR 1395612012 é sílica ativa sendo então esse o nome utilizada no restante do livro 90 Propriedades do Concreto da liga gera sílica ativa com propriedades constantes266 Os teores típicos de sílica são silício metálico 94 a 98 ferrossilício 90 90 a 96 e ferrossilício 75 86 a 90266 A massa específica da sílica ativa é geralmente igual a 220 gcm3 mas é um pouco maior quando o teor de sílica é menor266 Para fins de comparação a massa específica do cimento Portland é de 315 gcm3 As partículas de sílica ativa são extremamente fi nas e a maior parte delas tem diâmetro entre 003 e 03 µm O diâmetro médio é menor do que O l µm A superfície específica de um material tão fino não pode ser determi nada pelo método Blaine A adsorção de nitrogênio indica um valor da área específica em torno de 20000 m2kg que é de 13 a 20 vezes maior do que a superfície específica de outros materiais pozolânicos determinada pelo mesmo método Sendo um material tão fino a sílica ativa tem uma massa unitária muito baixa entre 200 e 300 kgm3 Como seu manuseio é difícil e caro ela é disponibilizada densifi cada na forma de micropéletes que são aglomerados de partículas individuais produ zidos por aeração com massa unitária entre 500 e 700 kgm3 Outra forma disponível de sílica ativa é como uma pasta constituída de parte iguais em massa de água e sílica ativa A massa específica da pasta varia entre l300 e l400 kgm3 A pasta é estabiliza da e verificouse que tem um pH aproximado a 55 mas isso não influencia seu uso em concreto268 É necessária a agitação periódica para manter uniforme a distribuição da sílica ativa na pasta Podem ser incluídos aditivos como redutores de água superplasti ficantes ou retardadores na pasta269 Cada uma das diferentes formas de disponibilização da sílica ativa tem vantagens operacionais e todas podem ser utilizadas com sucesso Afirmações de efeitos benéfi cos significativos de uma ou outra forma em relação ao concreto resultante não foram comprovadas 2 70 Embora a sílica ativa seja normalmente incorporada à mistura na betoneira em alguns países são produzidos cimentos compostos com sílica ativa normalmente entre 65 e 8 em massa211 Esses cimentos facilitam as operações de proporcionamento mas obviamente o teor de sílica no total de material cirnentício não pode ser variado para atender a necessidades específicas Existem poucas normas para a sílica ativa ou para sua utilização em concreto A ASTM C 124005 estabelece as exigências para a sílica ativa em cimentos compostos mas a ASTM C 618a por seu título as exclui De fato o item sobre demanda de água dessa norma pode não ser atendido pela sílica ativa Fílers Na classificação de cimentos Portland compostos ver página 66 foi citado que os fílers podem ser adicionados até determinado teor máximo De fato há algum tempo os fílers têm sido utilizados em vários países mas apenas recentemente seu uso foi au torizado no Reino Unido Fíler é um material finamente moído aproximadamente da mesma finura do ci mento Portland que graças a suas propriedades físicas exerce um efeito benéfico em N de RT No Brasil a sílica ativa é normalizada pelas normas NBR 139561a42012 sendo que a primeira parte estabelece os requisitos exigidos a segunda parte aborda os ensaios químicos a terceira estabelece o método para determinação do índice de desempenho e a última trata da determinação da finura pela peneira 45 µm Capítulo 2 Materiais cimentfcios 91 algumas propriedades do concreto como trabalhabilidade massa específica permeabi lidade capilaridade exsudação e tendência à fissuração Os fílers são em geral quimi camente inertes mas isso não é uma desvantagem caso eles possuam algumas caracte rísticas hidráulicas ou reajam de maneira não prejudicial com os produtos da pasta de cimento hidratada De fato Zielinska244 observou que o CaC03 que é um fíler comum reage com o C3A e o C4AF produzindo 3CaOAlp3CaC03 l lHp Os fílers podem intensificar a hidratação do cimento Portland agindo como pontos de nucleação Esse efeito foi observado em concreto contendo cinza volante e dióxido de titânio na forma de partículas menores do que 1 µm 272 Ramachandran274 constatou que além do papel de nucleação na hidratação do cimento o CaC03 é parcialmente incorpo rado à fase CSH sendo esse efeito benéfico à estrutura da pasta de cimento hidratada Os fílers podem ser materiais de origem natural ou obtidos a partir do processa mento de minerais inorgânicos O essencial é que eles têm propriedades uniformes es pecialmente finura Eles não devem aumentar a demanda de água quando utilizados no concreto a menos que utilizados com um aditivo redutor de água nem afetar negativa mente a resistência do concreto ao intemperismo ou a proteção dada à armadura pelo concreto Obviamente eles não devem causar a diminuição da resistência do concreto em longo prazo mas esse problema não foi observado Devido à ação dos fílers ser predominantemente física deve existir compatibilidade física com o cimento com que estão misturados Como o fíler é mais brando do que o clín quer é preciso moer o material composto por mais tempo a fim de garantir a presença de uma parte de partículas com maior finura que são necessárias para as resistências iniciais Embora a BS EN 1971 limite o teor de fíler a 5 é permitido o uso de calcário em até 35 desde que garantido que o restante do material cimentício seja constituído somente de cimento Portland Esse cimento é conhecido como cimento Portland de cal cário Classe 11BL Como o calcário é um tipo de fíler pode ser dito que esse cimento tem um teor de fíler de até 35 Podese imaginar que para alguns usos os cimentos compostos com teor de fíler de 15 ou mesmo 20 sejam comuns no futuro Um teor mais elevado de fíler pode ocasionar uma diminuição da resistência do concreto por exemplo 10 a menos de resistência para um teor de fíler de 10 e 12 de perda de resistência para 20 de fíler 197 Essas perdas podem ser compensadas por uma diminui ção da relação entre a água e o total de material aglomerante aagl Outros cimentos Dentre inúmeros cimentos desenvolvidos para fins especiais um que merece atenção é o cimento bactericida Tratase de um cimento Portland com moagem conjunta de agentes bactericidas que previnem a fermentação microbiológica Essa ação bacteriológica é N de RT No Brasil o cimento Portland composto com filer é normalizado pela NBR 115781991 versão corrigida 1997 e a composição permitida é de 90 a 94 de clínquer Portland sulfato de cál cio e 6 a 10 de material carbonático O material carbonático é definido como materiais finamente divididos constituídos principalmente de carbonato de cálcio CaC03 Esses cimentos têm classes de resistência de 25 32 e 40 MPa Conforme já citado é permitida a adição de material carbonático em outros tipos de cimento no Brasil O teor de até 5 é permitido nos cimentos CP 1S CP III CP IV e CP VARI Para os cimentos CP 11E e CP 11Z o teor máximo é de 10 e para o cimento Portland branco esse teor chega a 34 para o cimento estrutural e a 50 para o não estrutural 92 Propriedades do Concreto observada em pisos de concreto de indústrias alimentícias onde a lixiviação do cimento por ácidos é seguida pela fermentação causada por bactérias na presença de umidade O cimento bactericida pode ser também utilizado com sucesso em piscinas e em outros locais onde possam existir bactérias e fungos Outro cimento especial denominado cimento hidrófugo apresenta baixa deterio ração durante o armazenamento prolongado sob condições adversas Esse cimento é obtido pela moagem conjunta de cimento Portland com O l a 04 de ácido oleico embora possam também ser utilizados o ácido esteárico ou o pentaclorofenoi2 10 Essas adições melhoram a moabilidade do clínquer provavelmente devido às forças eletrostá ticas resultantes da orientação polar das moléculas do ácido na superficie das partículas de cimento O ácido oleico reage com os álcalis do cimento e forma oleatos de sódio e cálcio que por sua vez criam espuma e causam um efeito incorporador de ar Caso isso não seja desejado deve ser adicionado um agente desincorporador de ar como o fosfato de trinbutila durante a moagem 211 As propriedades hidrófugas são devidas à formação de uma película repelente à água ao redor de cada partícula de cimento Essa película é rompida durante a mistura do concreto ocorrendo normalmente a hidratação mas havendo um prejuízo para as resistências iniciais O cimento hidrófugo tem aparência similar ao cimento Portland comum mas pos sui um odor característico de mofo Durante o manuseio esse cimento se apresenta mais fluido do que outros cimentos Portland O cimento de alvenaria utilizado em argamassas de assentamento de alvenaria é produzido pela moagem conjunta de cimento Portland calcário e um aditivo incorpo rador de ar ou alternativamente cimento Portland cal hidratada escória granulada ou um filer inerte e um aditivo incorporador de ar Outros ingredientes também estão nor malmente presentes Os cimentos de alvenaria produzem argamassas mais plásticas do que as feitas com cimento Portland comum Eles têm ainda uma grande capacidade de retenção de água e resultam em menor retração A resistência dos cimentos de alvenaria é menor do que a do cimento Portland comum principalmente devido ao elevado teor de ar que é incorporado mas a baixa resistência é geralmente uma vantagem em obras de alvenaria O cimento de alvenaria não deve ser utilizado em concreto estrutural Sua especificação é dada pela ASTM C 9105 Podem ser citados três outros cimentos O primeiro é o cimento expansivo que tem a propriedade de expansão nas primeiras idades para equilibrar a contração causada pela retração por secagem Por esse motivo ele será analisado no Capítulo 9 O segundo é o cimento para poços petrolíferos Tratase de um produto altamente especializado baseado no cimento Portland utilizado em grautes ou pastas que serão bombeadas a profundidades de centenas de metros na crosta terrestre onde a tempera tura pode exceder 150 ºC e a pressão pode chegar a 100 MPa Esses valores são típicos de profundidades de cerca de 5000 m mas furos de prospecção em profundidades de 10000 mjá foram executados e grauteados N de RT No Brasil não é mais produzido cimento de alvenaria Esse cimento era normaliza do pela NBR 109071990 cancelada em 2002 Capítulo 2 Materiais cimentfcios 93 Os cimentos a serem utilizados nessas condições não devem entrar em pega antes de alcançar grandes distâncias mas devem ganhar resistência rapidamente a fim de per mitir a continuidade das operações de perfuração Além disso com frequência é exigida resistência a sulfatos O American Petroleum Institute responsável pelas especificações dos cimentos para poços petrolíferos estabelece diversas classes desses cimentos221 Essencialmente os cimentos para poços petrolíferos devem ter algumas caracte rísticas especiais a uma finura apropriada para reter uma grande quantidade de água b aditivos retardadores ou aceleradores ver Capítulo 5 c redutores de atrito para melhorar a fluidez d adições leves como a bentonita ou pesadas como aba rita ou a hematita para diminuir ou aumentar a massa específica do graute e e ma terial poazolânico ou sílica ativa para aumentar a resistência às altas temperaturas Finalmente deve ser mencionado o cimento natural Essa é a denominação dada ao cimento obtido por calcinação e moagem de calcário argiloso com teor de argila de até 25 O cimento resultante é similar ao cimento Portland e é de fato um produto intermediário entre o cimento Portland e a cal hidráulica Devido ao cimento natural ser calcinado a temperaturas muito baixas para ocorrer a sinterização ele praticamente não contém C3S e assim tem endurecimento lento Os cimentos naturais têm qualidade bastante variável já que o ajuste da composição por meio da mistura não é possível Por esse motivo bem como por razões econômicas eles raramente são utilizados atualmente Escolha do cimento a utilizar A grande variedade de tipos conforme a nomenclatura americana ou classes segundo a classificação europeia de cimentos e acima de tudo de materiais cimentícios e outros materiais utilizados nos cimentos compostos pode resultar em um dilema de grandes pro porções Qual é o melhor cimento Qual cimento deve ser usado para determinado fim Não existe uma resposta simples para essas questões mas uma abordagem racional pode levar a resultados satisfatórios Em primeiro lugar nenhum cimento é o melhor em todas as situações Mesmo se o custo for ignorado o cimento Portland comum não é imbatível embora no passado ele tenha sido por interesses comerciais alardeado como um produto puro sem adulte rações Por volta de 1985 cerca de metade de todos os cimentos produzidos na Europa Ocidental e na China eram compostos Na Índia e na extinta União Soviética esse valor chegava a 23 da produção mas na América do Norte e no Reino Unido229 a proporção era mínima possivelmente devido à pressão da indústria cimenteira nessas regiões Nas décadas de 1980 e de 1990 observouse um crescimento regular na utilização de cimentos compostos e podese dizer que eles eventualmente serão os mais usados em todo o mundo Conforme Dutron229 os cimentos Portland puros serão tidos como ci mentos especiais reservados para utilizações nas quais seja necessário um desempenho excepcional em especial o relativo à resistência mecânica Mesmo essa afirmação não N de RT A NBR 9831 2006 versão corrigida 2008 normaliza o cimento Portland destinado à cimentação de poços petrolíferos São designados como CPP Classe G ou CPPClasse Especial conforme tenham respectivamente alta ou moderada resistência a sulfatos Segundo a norma brasileira a única adição permitida é o sulfato de cálcio N de RT Do inglês cement rock 94 Propriedades do Concreto é mais verdadeira já que concretos de alto desempenho são mais facilmente consegui dos com cimentos compostos Além do mais a durabilidade dos cimentos compostos é igual ou frequentemente maior do que a do cimento Portland comum Portanto se nenhum cimento é o melhor em todos os sentidos devese analisar qual cimento deve ser utilizado para um fim específico Os capítulos seguintes discutem as propriedades do concreto nos estados fresco e endurecido Muitas dessas propriedades dependem em maior ou menor grau das pro priedades do cimento utilizado É com base nisso que deve ser feita a escolha do cimen to Em muitos casos entretanto nenhum cimento é o melhor mais de um tipo ou classe pode ser utilizado A escolha dependerá da disponibilidade do custo um importante elemento decisório em engenharia das características específicas dos equipamentos da qualidade da mão de obra da velocidade de construção e claro das exigências da estrutura e do ambiente onde será construído As propriedades relevantes dos diferentes cimentos serão discutidas nos capítulos que tratam do concreto fresco da resistência e em especial da durabilidade bem como no Capítulo 13 referente a concretos especiais Então serão encontrados os itens neces sários para a escolha ou a adequação dos vários cimentos Cimento de elevado teor de alumina Jules Bied no início do século XX em busca de uma solução para o ataque de águas sele nitosas às estruturas de concreto de cimento Portland na França desenvolveu o cimento de elevado teor de alumina Esse cimento tem composição e algumas propriedades bastante diferentes do cimento Portland comum ou dos cimentos compostos de modo que seu uso estrutural é bastante limitado mas tem em comum com eles as técnicas de lançamento do concreto Para detalhes aprofundados sugerese consultar bibliografia especializada 1 Produção A partir de sua denominação elevado teor de alumina pode ser deduzido que esse cimento contém uma alta proporção de alumina Normalmente a alumina e o calcário têm proporções aproximadas a 40 cada existindo ainda cerca de 15 de óxidos férri co e ferroso e aproximadamente 5 de sílica Podem existir também pequenas quanti dades de Ti02 MgO e álcalis As matériasprimas usuais são o calcário e a bauxita A bauxita é um depósito residual formado pelo intemperismo em condições tropicais de rochas contendo alumínio e con siste em alumina hidratada óxidos de ferro e de titânio e pequenas quantidades de sílica Existem diversos processos de fabricação de cimento de elevado teor de alumina Em um deles a bauxita é britada em fragmentos de dimensões máximas de 100 mm As par tículas pequenas e o pó formado durante a britagem são aglutinados em briquetes de di mensões similares porque o pó tende a abafar o forno No segundo principal processo a matériaprima normalmente calcário também é britada em fragmentos de cerca 100 mm N de RT O cimento de elevado teor de alumina highalumina cement HAC é conhecido em alguns países como cimento aluminoso 1 A M Neville em colaboração com P J Wainwright Highalumina Cement Concrete Construc tion Press Longman Group 1975 Capítulo 2 Materiais cimentfcios 95 O calcário e a bauxita nas proporções necessárias são inseridos na parte superior de um forno que é uma combinação entre o forno de cúpula empilhamento vertical dos materiais e o forno reverberatório horizontal Para a queima é utilizado carvão pulverizado em uma quantidade aproximada a 22 da massa do cimento produzido A umidade e o C02 são eliminados e os materiais são aquecidos pelos gases do forno até o ponto de fusão ou seja aproximadamente l600 ºC A fusão ocorre na parte inferior da pilha de materiais de modo que o material fundido caia no forno reverberatório e depois através de uma calha em panelas de fundição O material fundido é então solidificado em lingotes fragmentado em um resfriador rotativo e depois moído em um moinho tubu lar resultando em um pó de cor cinza bastante escuro com finura entre 290 e 350 m2kg Devido à grande dureza do clínquer de cimento de elevado teor de alumina o con sumo de energia e o desgaste dos moinhos são consideráveis Isso aliado ao alto custo da bauxita e à elevada temperatura de queima faz com que o cimento de elevado teor de alumina tenha maior custo quando comparado com o cimento Portland Entretanto o preço é compensado por algumas importantes propriedades para fins específicos Deve ser destacado que diferentemente do cimento Portland a matériaprima do cimento de elevado teor de alumina é totalmente fundida no forno Esse fato origina a denominação francesa ciment fondu Devido à publicidade negativa associada ao cimento de alto teor de alumina nos anos de 1970 no Reino Unido ver página 102 houve tentativas de utilização de um nome alternativo cimento aluminoso Esse nome entretanto não é correto pois outros cimentos como os cimentos supersulfatado e de escória também contêm significativa proporção de alumina Um terceiro nome cimento de aluminato de cálcio CAC é mais apropriado mas assim por coerência o cimento Portland deveria ser denominado ci mento de silicato de cálcio denominação que nunca é utilizada Portanto neste livro será adotada a denominação tradicional ou seja cimento de elevado teor de alumina O cimento de elevado teor de alumina não é mais produzido no Reino Unido mas existe uma norma britânica a BS 9151972 1983 que faz referência à BS 4550 311978 para a finura a resistência o tempo de pega e a expansibilidade A norma europeia para esse cimento é a BS EN 146472005 Composição e hidratação Os principais compostos cimentícios são aluminatos de cálcio de baixa basicidade prin cipalmente o CA e o C12A32 Outros compostos também presentes são o C6A4Fe0S e o C6A4Mg0S amorfo213 A quantidade de C2S ou de C2AS totaliza um pequeno percen tual e obviamente existem outros compostos secundários mas não pode existir óxido de cálcio livre Portanto a expansibilidade nunca é um problema no cimento de elevado teor de alumina embora a BS 915 1972 1983 cite o ensaio convencional de Le Chatelier A hidratação do CA responsável pela maior velocidade de ganho de resistência resulta na formação de CAH 10 com uma pequena quantidade de C2AH8 e de gel de alumina Al20 3aq Com o passar do tempo os cristais hexagonais de CAH 10 que são instáveis tanto a temperaturas normais quanto elevadas modificamse para cristais cú N de RT No Brasil somente o cimento aluminoso para uso em materiais refratários é norma lizado pela NBR 138472012 O cimento é dividido em oito classes conforme os teores mínimo e máximo de Al20 3 variando de 38 a 88 96 Propriedades do Concreto bicos de C3AH6 e gel de alumina Essa transformação é acelerada por temperaturas elevadas maior concentração de cal ou elevação da alcalinidade 214 Assumese que o C12A7 que também reage rapidamente hidratese na forma de C2AH8 O composto C2S forma CSH sendo que o CaO liberado pela hidrólise reage com a alumina excedente não existindo CaOHi As reações de hidratação dos outros compostos em especial os que contêm ferro não foram determinadas de maneira con fiável mas se sabe que o ferro retido na fase vítrea é inerte215 Esses compostos são úteis como fundentes na fabricação do cimento de elevado teor de alumina A água de hidratação do cimento de elevado teor de alumina é calculada como até 50 da massa de cimento seco 26 sendo esse valor aproximadamente o dobro do necessário à hidratação do cimento Portland mas misturas com relação águacimento baixa como 035 são viáveis e de fato desejáveis O pH da solução dos poros na pasta de cimento de elevado teor de alumina fica entre 114 e 12528 Resistência a ataques químicos Conforme já mencionado o cimento de elevado teor de alumina foi desenvolvido ini cialmente para resistir ao ataque por sulfatos e de fato foi bastante satisfatório nesse aspecto A resistência a sulfatos se dá devido à ausência de CaOHi no cimento de elevado teor de alumina hidratado e também devido à influência protetora do gel de alumina relativamente inerte formado durante a hidratação 216 Misturas pobres entre tanto possuem resistência a sulfatos muito menor 26 Além disso a resistência quimica decresce drasticamente após a conversão ver página 98 O cimento de elevado teor de alumina não é atacado pelo C02 dissolvido em água pura Ele não é resistente a ácidos mas pode resistir razoavelmente bem a soluções áci das bastante diluídas com pH mais elevado do que aproximadamente 40 encontradas em efluentes industriais desde estas que não sejam de ácidos clorídrico fluorídrico ou nítrico Por outro lado álcalis cáusticos mesmo em soluções diluídas atacam fortemen te o cimento de elevado teor de alumina por meio da dissolução do gel de alumina Os álcalis podem ser originados do meio externo p ex por percolação através do concre to de cimento Portland ou do agregado O comportamento desse cimento diante de vários agentes foi estudado por Hussey Robson216 Deve ser destacado que apesar de o cimento de elevado teor de alumina resistir ex tremamente bem à água do mar ela não deve ser utilizada como água de amassamento pois a pega e o endurecimento do cimento são afetados negativamente possivelmente devido à formação de cloroaluminatos Da mesma forma nunca deve ser adicionado cloreto de cálcio a esse cimento Propriedades físicas do cimento de elevado teor de alumina Uma característica do cimento de elevado teor de alumina é sua elevada velocidade de de senvolvimento de resistência Cerca de 80 da resistência final é alcançada na idade de 24 horas e mesmo em seis ou oito horas o concreto tem resistência suficiente para a retirada das fôrmas laterais e para o preparo da próxima concretagem Um concreto produzido com 400 kgm3 desse cimento e com relação águacimento de 040 a 25 ºC pode alcançar resistência à compressão medida em corpos de prova cúbicos aproximadamente de 30 MPa em seis horas e de mais de 40 MPa em 24 horas O rápido desenvolvimento de resis tência se deve à rápida hidratação que por sua vez implica em elevada taxa de liberação Capítulo 2 Materiais cimentícios 97 de calor Ela pode chegar a 38 Jg por hora enquanto no cimento Portland de alta resis tência inicial esse valor nunca é maior do que 15 Jg por hora O calor de hidratação total entretanto é aproximadamente o mesmo para ambos os cimentos Deve ser ressaltado que a rapidez no ganho de resistência não é acompanhada por pega rápida Na realidade o cimento de elevado teor de alumina é de pega lenta mas o fim de pega é mais próximo do início de pega do que no caso do cimento Portland Os valores típicos para o cimento de elevado teor de alumina são início de pega em duas horas e meia e fim de pega 30 minutos após Dentre os compostos do cimento de elevado teor de alumina o C12A7 entra em pega em poucos minutos enquanto o CA é considera velmente mais lento de modo que quanto maior a relação CA no cimento mais rápida será a pega Por outro lado quanto maior o teor de fase vítrea no cimento mais lenta será a pega É provável que devido às suas propriedades de pega rápida o C 12A7 seja o responsável pela perda de trabalhabilidade de muitos concretos produzidos com cimento de elevado teor de alumina muitas vezes ocorrendo em 15 ou 20 minutos de mistura Temperaturas entre 18 e 30 ºC diminuem a pega mas quando acima de aproximadamen te 30 ºC ela é acelerada As razões para esse comportamento anómalo não são claras 24 O tempo de pega do cimento de elevado teor de alumina é bastante afetado pela adição de sulfato de cálcio cal cimento Portland e matéria orgânica e por essa razão não devem ser utilizados aditivos No caso de misturas entre cimento Portland e cimento de elevado teor de alumina quando qualquer um dos cimentos constitui entre 20 e 80 da mistura pode ocorrer Início de pega Fim de pega Pega instantânea o 20 40 60 80 100 Teor de cimento Portland Figura 24 Tempos de pega de misturas entre cimento Portland e cimento de elevado teor de aluminaª 98 Propriedades do Concreto a pega instantânea Dados típicos281 estão mostrados na Figura 24 mas valores reais variam segundo os diferentes tipos de cimento e devem ser realizados ensaios prévios com os cimentos dados Quando o teor de cimento Portland é baixo a pega acelerada se deve à formação de um C4A hidratado pela adição do CaO do cimento Portland ao aluminato de cálcio do cimento de elevado teor de alumina Quando o teor baixo é do cimento de elevado teor de alumina o sulfato de cálcio contido no cimento Portland reage com o aluminato de cálcio hidratado como consequência o cimento Portland agora com pega não controlada pode apresentar a pega instantânea Misturas dos dois cimentos em proporções adequadas são utilizadas quando a pega rápida é de importância vital como por exemplo para interromper o ingresso de água ou para construções temporárias entre marés mas a resistência final dessas pastas é bastante baixa exceto quando o teor do cimento de elevado teor de alumina é muito alto Entretanto o uso do cimento de elevado teor de alumina para encurtar o tempo de pega é desaconselhado pelo ACI 5172R87 revisado em 1991243 Para acelerar a pega desse cimento podem ser usados sais de lítio 257 Devido à pega rápida é essencial que nas construções garantase que esses dois cimentos não entrem em contato acidentalmente Dessa maneira o lançamento do con creto produzido com um dos tipos de cimento sobre o concreto produzido com o outro tipo deve ser defasado em pelo menos 24 horas caso o cimento de elevado teor de alu mina tenha sido lançado antes ou em um período de três a sete dias caso o concreto inicial tenha sido produzido com cimento Portland A contaminação por ferramentas ou em centrais de concreto também deve ser evitada Deve ser destacado que para misturas de mesmas proporções o cimento de eleva do teor de alumina produz uma mistura um pouco mais trabalhável do que quando se utiliza o cimento Portland Isso ocorre devido à menor superfície específica total das partículas do cimento de elevado teor de alumina que possuem uma superfície mais lisa do que as partículas de cimento Portland Isso se dá porque o cimento de elevado teor de alumina é produzido por fusão completa das matériasprimas Por outro lado aditivos superplastificantes não resultam em boa mobilidade e também afetam negati vamente a resistência274 Foi constatado que a fluência do concreto produzido com cimento de elevado teor de alumina difere um pouco da fluência do concreto de cimento Portland quando elas são comparadas com base na mesma relação tensãoresistência 222 Conversão do cimento de elevado teor de alumina A alta resistência do concreto produzido com cimento de elevado teor de alumina citada na página 96 é obtida quando a hidratação do CA resulta na formação de CAH 10 com uma pequena quantidade de C2AH e de gel de alumina Alp3aq O CAH 10 hidratado entretanto é instável tanto em temperatura elevada como em temperatura normal e se transforma em C3AH6 e gel de alumina Essa mudança é conhecida como conversão e de vido à simetria dos sistemas cristalinos ser pseudohexagonal para o CAH 10e cúbica para o C3AH6 pode ser dito que ela é uma mudança da forma hexagonal para a forma cúbica Um importante aspecto da hidratação do cimento de elevado teor de alumina é que em altas temperaturas somente pode existir a forma cúbica do aluminato de cálcio hidratado Em temperatura ambiente existem ambas as formas mas os cristais hexa gonais se convertem espontaneamente embora de forma lenta na forma cúbica Por Capítulo 2 Materiais cimentfcios 99 sofrerem uma alteração espontânea dizse que os cristais hexagonais são instáveis em temperatura ambiente e que o produto final das reações de hidratação é de forma cúbica Temperaturas mais elevadas aceleram o processo e quando os períodos de exposição a temperaturas mais altas são intermitentes o efeito é cumulativo218 Isto é a conversão uma mudança inevitável de uma forma de aluminato de cálcio hidratado para outra e é interessante citar que esse tipo de mudança não é um fenômeno incomum na natureza Antes de se discutir a importância da conversão deve ser descrita de forma sucinta a reação A conversão tanto do CAH 10 quanto do C2AH8 ocorre diretamente por exemplo 3CAH10 C3AH6 2AH3 18H Deve ser destacado que apesar de a água aparecer como um produto da reação a con versão somente pode ocorrer na presença de água e não em concreto seco devido às ocorrências de redissolução e reprecipitação Em relação à pasta de cimento observou se que em seções mais espessas do que 25 mm o interior do cimento em hidratação tem uma umidade relativa equivalente de 100 independentemente da umidade do ambiente de modo que seja possível a ocorrência da conversão 246 A influência da umi dade do ambiente é portanto restrita ao concreto próximo à superfície O produto cúbico da conversão o C3AH6 é estável em uma solução de hidróxido de cálcio a 25 ºC mas reage com uma solução de CaOHiCaS04 formando 3Ca0 Al20 33CaS0431H20 tanto a 25 ºC como em temperaturas mais altas247 O grau de conversão é estimado a partir do percentual de C3AH6 presente como uma proporção da soma dos hidratados cúbicos e hexagonais ou seja o grau de con versão é massa de C3AH6 X 100 massa de C3AH6 massa de CAH 10 As massas relativas dos compostos são obtidas de medições de picos endotérmicos em um termograma de análise termodiferencial Contudo a menos que a determinação possa ser feita sob condições isentas de C02 existe o risco de decomposição do C3AH6 em AH3 O grau de conversão pode ser determinado também em termos do último composto devido a fortuitamente as mas sas de C3AH6 e de AH3 produzidas na conversão não serem muito diferentes Portanto podese dizer que o grau de conversão é massadeAH3 X lOO massa de AH 3 massa de CAH 0 Apesar de as duas expressões não resultarem exatamente no mesmo valor a dife rença não é significativa em graus elevados de conversão A maioria dos laboratórios apresenta os resultados com aproximação de 5 Concretos com conversão de 85 são considerados como totalmente convertidos A velocidade de conversão depende da temperatura e alguns dados reais são mos trados na Tabela 29 A relação246 entre o tempo necessário para a conversão de metade do CAH 10 e a temperatura de armazenamento de corpos de prova cúbicos de 13 mm de pasta de cimento pura com relação águacimento de 026 é mostrada na Figura 25 É provável que para os concretos mais porosos resultantes das misturas práticas os 100 Propriedades do Concreto Tabela29 Desenvolvimento da conversão com a idade251 Crown copyright Faixa de relação Temperatura de Grau médio de conversão na idade de água livre armazenamento cimento C 28dias 3meses 1 ano Sanos 812 anos 027040 18 20 20 25 30 45 38 55 85 80 85 90 042050 18 20 20 25 40 50 38 60 80 80 80 90 052067 18 20 20 25 50 65 38 65 80 80 85 90 períodos sejam bem mais curtos tendo a conversão total sido observada após 20 anos a 20 ºC ou próximo a isso Desse modo os dados obtidos com pasta de cimento pura com relação águacimento muito baixa devem ser usados com ressalvas mas são ape sar disso de interesse científico 100 10 o e 100 Q ól 10 Ci 01 o 20 40 60 Temperatura de armazenamento ºC Figura 25 Tempo para metade da conversão de pastas puras de cimento de elevado teor de alumina curadas a várias temperaturas cubos de 13 mm 246 Crown copyright Capítulo 2 Materiais cimentícios 101 O interesse prático da conversão está no fato de que ela resulta em perda de resis tência do concreto com cimento de elevado teor de alumina A explicação para isso se baseia na densificação do aluminato de cálcio hidratado A massa específica típica do CAH 10 é 172 gcm3 enquanto a do C3AH6 é 253 gcm3 Portanto em condições nas quais as dimensões totais do corpo são constantes como é o caso da pasta de cimento após a pega a conversão com a concomitante liberação interna de água resulta em um aumento da porosidade da pasta Várias comprovações disso estão disponíveis e uma especialmente convincente é a comparação entre a permeabilidade ao ar do concreto com cimento de elevado teor de alumina convertido e a do não convertido248 ver Figura 26 Conforme mostrado na página 293 a resistência da pasta de cimento hidratada ou do concreto é bastante afetada pela porosidade Um valor de porosidade de 5 pode re duzir a resistência em mais de 30 e uma porosidade de 8 pode causar uma redução de 50 Essa magnitude de porosidade do concreto pode ser induzida pela conversão do cimento de elevado teor de alumina Temse então que a conversão ocorre em concretos e argamassas independente mente das proporções das misturas com a diminuição de resistência quando expostas a elevadas temperaturas e observase um padrão da diminuição de resistência ao longo do tempo similar em todos os casos O grau de diminuição da resistência entretanto é uma função da relação águacimento da mistura conforme mostrado na Figura 2 7 As proporções das misturas e os percentuais de perda são dados na Tabela 210 Fica claro que a diminuição da resistência tanto em MPa quanto como um percentual da resistên cia do concreto curado a frio é menor em misturas de relações águacimento menores 233 Deve ser destacado que a forma da curva da resistência versus a relação águaci mento em água a 18 ºC Figura 27 é distinta das curvas usuais obtidas com cimento Portland Essa é uma característica de concretos produzidos com cimento de elevado Tabela 210 Influência da relação águacimento na diminuição da resistência devido à conversão Resistência do concreto Relação Resistência a convertido expressa como Relação água agregados ldiaa18ºC uma porcentagem da Cimento cimento cimento MPa resistência a 18 ºC 029 20 910 62 A 035 30 844 61 045 40 72l 26 065 62 428 12 030 21 924 63 035 30 807 60 B 045 40 686 43 065 62 372 30 075 72 245 29 Dimensão máxima do agregado 95 mm Cubos de 76 mm 102 Propriedades do Concreto o 2 13 E 20 40 60 80 100 Tempo minutos Figura 26 Fluxo de ar através do concreto a concreto de cimento de elevado teor de alu mina não convertido b concreto de cimento de elevado teor de alumina convertido e con creto de cimento Portland temperatura entre 22 e 24 ºC umidade relativa entre 36 e 41 diferença de pressão de 107 kPa 248 teor de alumina e também foi verificada em ensaios com corpos de prova cilíndricos seja de dimensões normalizadas 217 seja com outras relações alturadiâmetro222 Os valores mostrados na Figura 27 são os valores típicos e obviamente alguma variação pode ser encontrada com cimentos diferentes mas o padrão de comportamen to é o mesmo em todos os casos É importante destacar que a resistência residual de misturas com relações águacimento moderadas e elevadas por exemplo acima de 050 pode ser tão baixa que inviabilize seu uso para fins estruturais Um breve histórico em relação ao uso estrutural de cimento de elevado teor de alumina pode ser interessante Devido à sua resistência inicial extremamente elevada o concreto com esse cimento foi utilizado na produção de elementos de concreto proten dido As advertências de Neville233 sobre os perigos devido à conversão foram ignora das mas estes se mostraram verdadeiros No início da década de 1970 ocorreram falhas em estruturas na Inglaterra e o uso estrutural do cimento de elevado teor de alumina foi retirado das normas britânicas Na maior parte dos demais países este cimento não é utilizado com fins estruturais mas mesmo assim no início dos anos de 1990 ocor reram problemas com estruturas antigas executadas com este cimento na Espanha A norma europeia BS EN 146472006 aborda o cimento de elevado teor de alumina mas nela contém um anexo com recomendações sobre seu uso Na opinião do autor desta obra a recomendação de uso estrutural do cimento de elevado teor de alumina a partir de uma norma de especificação está fora do âmbito de um documento desse tipo Argumentos de que em concretos com relação águacimento limitada a 040 e con sumo mínimo de cimento de 400 kgm3 a resistência após a conversão ainda é satisfató ria não são adequados Em primeiro lugar em condições reais de produção de concreto não é possível garantir que a relação águacimento especificada não seja eventualmente Capítulo 2 Materiais cimentícios 103 100 Temperatura de armazenamento ri 6 60 o E 8 40 tT1 e 20 tt1 o 025 035 045 055 065 075 Relação águacimento Figura 27 Influência da relação água cimento na resistência de cubos de concreto de ci mento de elevado teor de alumina curados por 100 dias em água a 18 e a 40 ºC ultrapassada em 005 ou mesmo em 010 Isso tem sido demonstrado repetidas vezes249 ver página 774 Deve ser destacado que a resistência do cimento de elevado teor de alumina convertido é mais sensível a alterações na relação águacimento do que antes da conversão Isso está ilustrado na Figura 28 baseada em dados obtidos por George25º Sob certas condições de umidade após a conversão a hidratação do cimento ainda anidro resulta em algum aumento da resistência Entretanto a conversão dos compostos hidratados hexagonais recémformados conduz a uma renovada e continuada perda de resistência Desse modo a resistência cai a valores inferiores ao obtido em 24 horas Isso ocorre na idade de 8 a 10 anos em concretos com relação águacimento de 040 e mesmo mais tarde caso a relação águacimento seja menor 218 Em todo caso do ponto de vista estrutural o valor crítico é a menor resistência em qualquer tempo na vida da estrutura A diminuição de resistência é menor em condições secas mas em concretos de es pessura significativa as condições não são totalmente secas Uma prova indireta de que no interior de uma grande massa de um concreto rico em cimento existe água suficiente para a reação química é dada por Hobbs 2 75 Esse autor observou que em concretos com consumo de cimento entre 500 e 550 kgm3 mantidos selados existe água disponível suficiente para a ocorrência da reação expansiva álcalisílica Collins Gutt278 mos traram que o concreto úmido ou mesmo eventualmente úmido pode ter resistência de 10 a 15 MPa inferior ao concreto seco O umedecimento ocasional acidentalmente ou por exemplo por molhagem para combater um incêndio pode ocorrer em praticamente qualquer edifício 104 Propriedades do Concreto 15 1 10 e 05 º 030 035 040 045 050 Relação águacimento Figura 28 Influência da relação água cimento na resistência de concretos com cimento de elevado teor de alumina antes e depois da conversão relativa à resistência após a conversão de um concreto com relação água cimento de 040 baseada na ref 250 Os resultados de Collins Gutt2 78 obtidos por meio de uma pesquisa desenvolvi da no Building Research Establishment iniciada em 1964 confirmaram as afirmações e as extrapolações feitas em 1963 por Neville233 Menzies284 afirma que as recomendações apresentadas nas normas iniciais eram um erro A história dos problemas com a utiliza ção de cimentos de elevado teor de alumina é dada na referência 285 O segundo argumento relacionado ao uso estrutural do concreto com cimento de elevado teor de alumina convertido mesmo que ele possua uma resistência adequada é que a pasta hidratada do cimento convertido é mais porosa do que antes da conver são sendo portanto mais suscetível a ataques químicos Isso se aplica em especial ao ataque por sulfatos pois caso os íons sulfatos penetrem através da película externa protetora do concreto com cimento de elevado teor de alumina processo associado à secagem ocorre a reação expansiva com C3AH62 79 Somente o CAH 10 não convertido é inerte em relação a sulfatos Além do mais o ataque químico pode ocasionar uma diminuição adicional de re sistência 281 mas é necessária a presença de água para as reações químicas envolvidas Como mencionado na página 96 a água de percolação pode trazer consigo hidróxidos de sódio ou de potássio que aceleram a conversão além de decompor os produtos de hidratação Caso exista também C02 formase o carbonato de cálcio e o hidróxido al calino é regenerado para um novo ataque à pasta de cimento hidratada 282 Sob algumas Capítulo 2 Materiais cimentícios 105 circunstâncias o resultado pode ser a decomposição completa do aluminato de cálcio hidratado As reações podem ser escritas da seguinte forma 283 K 2C03 Ca0Al20 3aq CaC03 K20AIP3 C02 KPAl20 3 aq K2C03 AlP33H20 Portanto como os álcalis atuam como um veículo a reação global pode ser expres sa como Pode ser dito então que o cimento de elevado teor de alumina sofre carbonatação mas de natureza diferente da observada no cimento Portland ver página 519 As normas britânicas não permitem o uso estrutural do cimento de elevado teor de alumina Nos Estados Unidos o Strategic Highway Research Program237 decidiu não considerar o uso do concreto produzido com este cimento por causa das consequências da conversão Entretanto o cimento tem aplicações especializa das como para a estabilização de tetos de minas Nesse caso um sistema de duas pastas contendo cimento de elevado teor de alumina sulfato de cálcio cal e aditivos adequados resulta no desenvolvimento de etringita que tem uma resistência inicial considerável 2 72 3CA 3CSH2 2C 26H C6AS3H32 S significa S03 Madjumdar et at273 desenvolveram um cimento de elevado teor de alumina com posto com escória granulada de altoforno em iguais proporções em massa em uma tentativa de evitar os problemas de conversão A escória retira o óxido de cálcio da solução de modo que a formação do C3AH6 é dificultada sendo o C2ASH8 o principal composto hidratado formado em longo prazo Esse cimento composto entretanto não desenvolve a elevada resistência inicial que é uma característica do cimento de elevado teor de alumina seu destacado ponto forte Essa pode ser a razão pela qual esse cimento composto não é produzido comercialmente Propriedades refratárias do cimento de elevado teor de alumina O concreto de cimento de elevado teor de alumina é um dos principais materiais refratá rios mas é importante ter claro seu desempenho em toda a amplitude de temperaturas Entre a temperatura ambiente e cerca de 500 ºC o concreto com esse cimento sofre uma diminuição de resistência bem maior do que o concreto de cimento Portland A partir desse ponto e até 800 ºC os dois são comparáveis mas acima de 1000 ºC o cimen to de elevado teor de alumina apresenta excelente desempenho A Figura 29 mostra o comportamento de concretos com cimento de elevado teor de alumina produzidos com quatro diferentes agregados em temperaturas de até 1100 c252 A resistência mí nima variou entre 5 e 26 do valor inicial mas dependendo do agregado entre 700 e 1000 ºC houve um ganho de resistência devido ao desenvolvimento de ligações cerâ micas Essa ligação é estabelecida por sólidas reações entre o cimento e os agregados miúdos e cresce com o aumento da temperatura e com o progresso das reações 106 Propriedades do Concreto Agregado Fonólito Anortosito Ilmenita Folhelho expandido o 20 200 400 600 800 1000 1200 Temperatura ºC Figura 29 Resistência de concretos com cimento de elevado teor de alumina produzidos com diferentes agregados em função da temperatura 252 Como resultado o concreto com cimento de elevado teor de alumina pode su portar temperaturas bastante elevadas com agregados britados de tijolos refratários chegando a 1350 ºC e até 1600 ºC com agregados especiais como a alumina fundida ou o carborundo Temperaturas elevadas na ordem de 1800 ºC podem ser suporta das por prolongados períodos de tempo por concreto com cimento branco especial de aluminato de cálcio e agregados de alumina fundida Esse cimento é produzido com a utilização de alumina como matériaprima contendo entre 70 e 80 de Al20 3 de 20 a 30 de cálcio e aproximadamente somente 1 de ferro e sílica A composição desse cimento é semelhante à do C3A5 e seu preço é bastante elevado O concreto refratário produzido com cimento de elevado teor de alumina tem boa resistência ao ataque por ácidos p ex ácidos de gases de chaminés sendo are sistência química na realidade aumentada pelo aquecimento entre 900 e 1000 ºC 21 6 O concreto pode ser colocado em temperatura de serviço tão logo tenha endurecido ou seja não é necessário o préaquecimento Enquanto a alvenaria refratária sofre expansão no aquecimento e portanto necessita de juntas de expansão o concreto com cimento de elevado teor de alumina pode ser moldado monoliticamente ouso mente com juntas de topo a cada 1 ou 2 m conforme a forma e a dimensão deseja das A razão para isso é que a perda de água durante o primeiro aquecimento resulta em uma retração aproximadamente igual à dilatação térmica no aquecimento de modo que a variação dimensional final dependendo do agregado é pequena Ocor rendo um resfriamento posterior por exemplo durante a parada de uma fábrica as juntas apresentam pequena abertura devido à contração térmica mas novamente se fecham no reaquecimento Vale a pena destacar que o concreto refratário com cimento de elevado teor de alumina pode suportar choques térmicos consideráveis Capítulo 2 Materiais cimentícios 107 Revestimentos refratários podem ser executados com jateamento de argamassa pro duzida com este cimento Para fins de isolamento quando temperaturas aproximadas a 950 ºC são previstas pode ser produzido um concreto leve com cimento de elevado teor de alumina e agrega dos leves Esse concreto tem massa específica entre 500 e 1000 kgm3 e condutividade térmica entre 021 e 029 Jm2s ºCm Referências 21 US Bureau of Reclamation 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Marzouk Properties of mass concrete containing fiy ash at high temperatures J Amer Concr Inst 76 No 4 pp 53750 April 1979 256 ACI 3R87 Ground granulated blastfurnace slag as a cementitious constituent in concre te ACI Manual of Concrete Practice Part 1 Materiais and General Properties of Concrete 16 pp Detroit Michigan 1994 257 T Novinson and J Crahan Lithium salts as set accelerators for refractory concretes cor relation of chemical properties with setting times ACI Materiais Journal 85 No 1 pp 1216 1988 258 J Daube and R Barker Portland blastfurnace slag cement a review Blended Cements Ed G Frohnsdorff ASTM Sp Tech Publ No 897 pp 514 Philadelphia 1986 259 G Frigione Manufacture and characteristics of Portland blastfurnace slag cements Blended Cements Ed G Frohnsdorff ASTM Sp Tech Publ No 897 pp 1528 Phila delphia 1986 260 M N A Saad W P de Andrade and V A Paulon Properties of mass concrete contai ning an active pozzolan made from clay Concrete International 4 No 7 pp 5965 1982 261 K 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silica fume in concrete a review in Advances in Concrete Technology Ed V M Malhotra Energy Mines and Re sources MSL 926R pp 92591 Ottawa Canada 1992 270 M D Cohen Silica fume in PCC the effects of form on engineering performance Con crete International 11 No 11 pp 437 1989 271 K H Khayat and P C Altcin Silica fume in concrete an overview in Fly Ash Silica Fume Slag and Natural Pozzolans in Concrete Vol 2 Ed V M Malhotra ACI SP132 pp 83572 Detroit Michigan 1993 272 S A Brooks and J H Sharp Ettringitebased cements Calcium Aluminate Cements Ed R J Mangabhai Proc Int Symp Queen Mary and Westfield College University of Lon don pp 33549 London Chapman and Hall 1990 273 A J Majumdar R N Edmonds and B Singh Hydration of calcium aluminates in pre sence of granulated blastfurnace slag Calcium Aluminate Cements Ed R J Mangabhai Proc Int Symp Queen Mary and Westfield College University of London pp 25971 London Chapman and Hall 1990 274 V S Ramachandran Ed Concrete Admixtures Handbook Properties 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significativamente a du rabilidade e o desempenho estrutural do concreto A princípio os agregados eram tidos como materiais inertes dispersos na pasta de cimento e eram utilizados principalmente por razões econômicas Entretanto é possí vel adotar uma visão contrária e considerálos um material de construção ligado a um todo coeso por meio da pasta de cimento de modo semelhante à alvenaria Na reali dade os agregados não são verdadeiramente inertes já que suas propriedades fisicas térmicas e algumas vezes químicas influenciam o desempenho do concreto Os agregados são mais baratos do que o címento então é econômico utilizálos na maior quantidade possível diminuindo assím a quantidade de címento A economia entretanto não é a única razão para o uso dos agregados eles proveem vantagens téc nicas consideráveis ao concreto que tem maior estabilidade de volume e maior durabi lidade do que a pasta de címento hidratada Classificação geral dos agregados As dimensões dos agregados utilizados em concreto variam desde dezenas de milímetros até partículas com seção transversal menor do que um décímo de milímetro A dimen são máxíma utilizada na realidade varia mas em qualquer mistura são incorporadas partículas de diferentes dímensões A partir deste ponto a distribuição das dimensões das partículas será denominada granulometria Para a produção de concretos de menor exigência de qualidade algumas vezes são utilizados agregados de jazidas que contêm toda uma variação de dímensões das maiores às menores denominados bica corrida ou agregado total A alternativa sempre empregada para a produção de concretos de boa qualidade é a obtenção de agregados separados em pelo menos dois grupos de di mensões A separação principal é a definida entre os agregados miúdos frequentemente denominados areia por exemplo na BS EN 126202002 com dímensão inferior a 4 mm e os agregados graúdos que compreendem o material com dímensão míníma de 5 N de RT Sempre que possível serão adotados para a tradução os termos normalizados da NBR NM 022000 112 Propriedades do Concreto mm Nos Estados Unidos a separação é feita na peneira ASTM Nº 4 equivalente à de abertura 4 75 mm veja a Tabela 314 Mais detalhes em relação à granulometria serão fornecidos posteriormente mas essa divisão básica possibilita a próxima distinção entre agregados miúdos e graúdos Deve ser citado que a utilização do termo agregado para designar somente os agregados graúdos no lugar de areia não está correta Geralmente se considera que a areia natural tem dimensãolimite inferior entre 70 e 60 µm O material entre 60 e 2 µm é classificado como silte e partículas ainda meno res são denominadas argila Marga é um material de consistência mole constituído de areia silte e argila em aproximadamente mesmas proporções Embora o teor de partí culas menores do que 75 µm normalmente seja apresentado em conjunto as influências do silte e da argila nas propriedades do concreto resultante são com frequência signifi cativamente distintas visto que as dimensões e a composição dessas partículas diferem Os métodos para a determinação dos materiais menores do que 75 µme 20 µm são es tabelecidos respectivamente pela BS 812 1031 1985 2000 e pela BS 812 10322000 Originalmente todas as partículas dos agregados naturais faziam parte de uma massa maior Elas foram fragmentadas por processos naturais de intemperismo e abra são ou por britagem artificial Dessa forma muitas propriedades dos agregados de pendem totalmente das propriedades da rocha matriz composição química e mineral características petrográficas massa específica dureza resistência estabilidade físico química estrutura de poros e coloração Por outro lado algumas propriedades dos agregados não existem na rocha matriz como forma e dímensões das partículas textura superficial e absorção Todas essas propriedades podem exercer considerável influência na qualidade do concreto tanto no estado fresco quanto no estado endurecido É interessante citar que embora essas diferentes propriedades possam ser analisadas uma a uma é difícil ter outra definição de bom agregado além da que postula que um agregado é bom quando é possível para determinadas condições produzir um bom con creto com ele Enquanto agregados com todas as propriedades aparentemente satisfatórias sempre produzirão um bom concreto o inverso não é necessariamente verdadeiro e por isso devese utilizar o critério de desempenho do concreto Em especial há agregados que podem ser insatisfatórios em algum aspecto mas que não resultam em problemas quando utilizados em concreto Por exemplo uma amostra de rocha pode desagregar no congela mento mas não necessariamente quando embebida no concreto principalmente quando as partículas dos agregados estão bem cobertas por uma pasta de címento hidratada de baixa permeabilidade No entanto é pouco provável que se obtenha um concreto satisfa tório com um agregado considerado inadequado em mais de um aspecto de modo que os ensaios nos agregados ajudam na determinação de sua adequabilidade ao uso em concreto N de R T A norma brasileira NBR 7211 2009 estabelece 4 7 5 mm como a divisão entre agre gados miúdos e agregados graúdos Agregado total é definido como o agregado resultante da britagem de rochas cujo beneficiamento resulta em uma distribuição granulométrica formada por agregados miúdos e graúdos ou pela mistura intencional de areia natural e agregados britados A NBR 99352011 norma que estabelece os termos relativos a agregados empregados em concretos e argamassas define o material com as mesmas características do anterior ou seja material granular beneficiado com distribuição granulométrica constituída de agregados miúdos e graúdos como agregado misto A mesma norma define como materiais pulverulentos as partículas menores do que 75 µm As definições de silte e argila apresentadas pela NBR 65021995 norma que define termos relativos a rochas e solos são as mesmas citadas pelo autor Capítulo 3 Propriedades dos agregados 113 Classificação dos agregados naturais Até o momento foram considerados somente os agregados produzidos por materiais na turais e a maior parte deste capítulo trata desse tipo de material Os agregados contudo podem ser obtidos por processos industriais Como esses agregados artificiais geralmente são mais pesados ou mais leves do que os agregados comuns eles serão analisados no Ca pítulo 13 Os agregados produzidos a partir de resíduos são apresentados na página 725 Outra distinção pode ser feita entre agregados reduzidos às suas dimensões atuais por processos naturais e agregados britados obtidos por fragmentação deliberada de rochas Do ponto de vista petrográfico os agregados sejam os britados ou os pedregu lhos podem ser divididos em diferentes grupos de rochas com características comuns A classificação da BS 81211975 é a mais conveniente e é apresentada na Tabela 31 A classificação por grupos não implica a adequação de qualquer agregado para a produ ção de concreto pois materiais inadequados podem ser encontrados em qualquer gru po embora alguns grupos tendam a ter melhores resultados do que outros Deve ser destacado que várias denominações comerciais e habituais são utilizadas e que elas nem sempre correspondem à classificação petrográfica correta Os tipos de rochas normal mente usados para a produção de agregados estão relacionados na BS 8121021989 enquanto os métodos para análise petrográfica são normalizados pela BS 812 104 1994 2000 A BS 812 foi substituída pelas BS EN 932 e 933 A norma ASTM C 29405 descreve alguns dos minerais mais comuns ou importan tes encontrados nos agregados A classificação mineralógica é válida para a identifica ção das propriedades dos agregados mas não é capaz de fornecer uma base para a pre visão de seu desempenho no concreto já que não há minerais universalmente desejáveis e que poucos são notadamente indesejáveis A classificação da ASTM está resumida conforme segue Minerais de sílica quartzo opala calcedônia tridimita cristobalita Feldspatos Minerais ferromagnesianos Minerais micáceos Minerais argilosos Zeólitos Minerais carbonáticos Minerais sulfáticos Minerais de sulfeto de ferro Minerais de óxidos de ferro N de RT A NBR 99352011 define como agregado natural o material que pode ser utiliza do como encontrado na natureza podendo ser submetido a lavagem classificação ou britagem Agregado artificial é o material obtido por processo industrial que envolva alteração mineralógi ca química ou físicoquímica da matériaprima original Os materiais que podem ser utilizados no concreto como encontrados na natureza são denominados pedregulho ou cascalho A NBR 65021995 distingue pedregulhos de cascalhos e a segunda denominação é aplicada a pedregulhos arredondados ou semiarredondados que também podem ser chamados de seixos Sempre que possível serão adotadas as denominações normalizadas 114 Propriedades do Concreto Tabela 31 Classificação dos agregados naturais segundo o tipo de rocha BS 8121 1975 Grupo Basalto Andesito Basalto Porfiritos básicos Diabásio Todos os tipos de doleritos incluindo teralito e teschenito Epidiorito Lamprófiro Quartzodolerito Espilito Grupo Granito Gnaisse Granito Granodiorito Granulito Pegmatito Quartzodiorito Sienito Grupo Calcário Dolomito Calcário Mármore Grupo Xisto Filito Xisto Ardósia Todas as rochas altamente cisalhadas Grupo Flint Chert Flint Grupo Arenito incluindo rochas vulcânicas fragmentadas Arcósio Grau vaca Arenito Tufo Grupo Porfirítico Aplito Dacito Felsito Granófiro Queratófiro Microgranito Pórfiro Quartzoporfirítico Riolito Traquito Grupo Gabro Diorito básico Gnaisse básico Gabro Homblenda Norito Peridotito Picrito Serpentinito Grupo Hornfels Todos os tipos de rochas de contato alteradas exceto mármore Grupo Quartzito Quartzito Arenito quarzítico Quartzito recristalizado Os detalhes dos ensaios mineralógicos e petrográficos não estão no escopo deste livro mas é importante compreender que a avaliação geológica dos agregados é uma ferramenta útil para a determinação de sua qualidade e em especial para a compara ção de agregados novos com outros com histórico de uso conhecido Além disso pro priedades adversas como a presença de algumas formas instáveis de sílica podem ser identificadas Mesmo pequenas quantidades de minerais ou de rochas podem exercer uma grande influência na qualidade do agregado No caso de agregados artificiais a influência dos métodos de produção e de processamento também pode ser estudada Capítulo 3 Propriedades dos agregados 115 Informações detalhadas sobre agregados para concreto podem ser encontradas na re ferência 338 Amostragem Ensaios de várias propriedades dos agregados são necessariamente realizados em amostras do material e portanto os resultados se aplicam a rigor somente ao agre gado da amostra Como o interesse está entretanto no total de agregado fornecido ou disponível para fornecimento deve ser garantido que a amostra represente as proprie dades médias do agregado Dizse que tal amostra é representativa e que certas precau ções devem ser tomadas para sua obtenção Entretanto nenhum procedimento detalhado pode ser estabelecido devido às condições e às situações relacionadas à extração de amostras no campo poderem ser bastante variáveis dependendo de cada caso Apesar disso um técnico com experiência pode obter resultados confiáveis se tiver sempre em mente que a amostra retirada deve ser representativa do total do material a ser analisado Um exemplo desse cuidado pode ser a utilização de uma concha em vez de uma pá evitando assim a perda de material durante a movimentação da pá A amostra principal é composta por várias porções retiradas de diferentes partes do todo O número mínimo dessas porções denominadas amostras parciais é dez e elas não devem constituir uma massa menor do que as fornecidas na Tabela 32 variando com a dimensão das partículas prescritas pela BS 8121021989 substituí da pela BS EN 9321 1997 Entretanto caso a fonte de onde a amostra esteja sendo obtida seja variável ou segregada um maior número de amostras parciais deve ser retirado e uma amostra maior deve ser enviada para ensaios Esse caso é em especial a situação de amostragem em pilhas de agregados em que as amostras parciais devem ser retiradas de todas as partes da pilha não somente abaixo de sua superfície mas também de seu centro Tabela 32 Massas mínimas das amostras para os ensaios BS 8121021989 Dimensão máxima das partículas presentes em maior quantidade mm Maior do que 28 Entre 5 e 28 Menor do que 5 Massa mínima da amostra para ensaios kg 50 25 13 N de RT As normas NBR NM 661998 e NBR 65021995 definem respectivamente os ter mos utilizados na descrição dos constituintes mineralógicos dos agregados naturais utilizados no concreto e os termos relativos aos materiais da crosta terrestre rochas e solos para fins de en genharia geotécnica de fundações e obras de terra Os termos apresentados nesta seção foram baseados sempre que possível nessas normas N de RT A norma NBR NM 262009 estabelece os procedimentos de amostragem de agrega dos e determina um número mínimo de três amostras parciais 116 Propriedades do Concreto A Tabela 32 mostra que a amostra principal pode ser bastante grande especial mente quando são utilizados agregados de grandes dimensões então a amostra deve ser reduzida antes dos ensaios Em todas as fases da redução é necessário garantir que a característica de representatividade da amostra seja mantida de modo que a amostra a ser utilizada no ensaio tenha as mesmas propriedades da amostra principal e conse quentemente da totalidade do agregado Há duas maneiras de reduzir o tamanho da amostra por quarteamento e por sepa ração e a essência de cada uma delas é a divisão em duas partes iguais No quarteamen to a amostra principal é cuidadosamente misturada e no caso de agregados miúdos umedecida a fim de evitar a segregação O material é empilhado em forma de cone e revirado para que um novo cone se forme Esse procedimento é repetido duas vezes e o material é sempre depositado no vértice do cone para que as partículas em queda se distribuam uniformemente ao redor da circunferência O cone final é achatado e dividi do em quatro partes e em seguida duas partes diagonalmente opostas são descartadas e as restantes formam a amostra para os ensaios Caso ainda esteja muito grande a amostra pode ser reduzida por quarteamento adicional Deve ser tomada precaução para garantir a inclusão de todo o material fino na parte apropriada Como alternativa a amostra pode ser dividida em duas metades com a utilização de um separador Figura 31 Ele é constituído por uma caixa com divisões paralelas verticais com descarga alternada entre o lado esquerdo e o lado direito A amostra é despejada no separador ao longo de toda sua largura e as duas metades são coletadas em duas caixas posicionadas junto à base do separador Uma das metades é descartada Figura 31 Separador Capítulo 3 Propriedades dos agregados 117 e o procedimento é repetido até se obter uma amostra do tamanho desejado O processo de redução por separação resulta em uma menor variabilidade do que a redução por quarteamento A norma BS EN 124202000 descreve um separador usual Forma e textura das partículas Além da característica petrográfica do agregado suas características externas em espe cial a forma e a textura superficial das partículas são importantes No entanto devido à dificuldade em descrever a forma de corpos tridimensionais é conveniente definir algumas de suas características geométricas O arredondamento avalia a agudeza relativa ou a angulosidade das arestas ou dos cantos de uma partícula Ele é controlado principalmente pelas resistências mecânica e à abrasão da rocha matriz e pelo desgaste ao qual a partícula foi submetida No caso do agregado britado a forma da partícula depende não somente da natureza da rocha ma triz mas também do tipo de britador e de sua taxa de redução isto é a relação entre as dimensões do material carregado no britador e do material britado Uma classificação geral do arredondamento é fornecida pela BS 812 1 1975 apresentada na Tabela 33 A norma vigente relevante é a BS EN 93342008 Tabela 33 Classificação da fonna das partículas BS 8121 197 St com exemplos Classificação Arredondado Irregular Lamelar Anguloso Descrição Exemplos Totalmente desgastado pela ação Seixo de rio ou de zona litorâ da água ou totalmente confor nea marítima areias de deser mado por atrito to de origem eólica e de zona litorânea marítima Naturalmente irregular ou par Outros seixos flint cialmente conformado por atrito com arestas arredondadas Espessura menor do que as ou Rochas lamelares tras duas dimensões Arestas bem definidas na inter Pedras britadas de todos os ti seção de faces razoavelmente planas pos talus e escória britada Alongado Em geral anguloso comprimen to consideravelmente maior do que as outras duas dimensões Lamelar e alongado Comprimento bem maior do que a largura e largura bem maior do que a espessura t Substituída pela BS EN93331997 N de RT A norma brasileira para a redução de amostra de campo é a NBR NM 272001 118 Propriedades do Concreto A seguinte classificação algumas vezes é utilizada nos Estados Unidos Totalmente arredondado sem faces originais Arredondado quase todas as faces inexistentes Subarredondado consideravelmente desgastado faces com área reduzida Subanguloso algum desgaste com faces intactas Anguloso poucas evidências de desgaste Como o grau de empacotamento das partículas de mesmo tamanho depende de sua forma a angulosidade do agregado pode ser estimada pela proporção de vazios em uma amostra compactada segundo um procedimento padronizado A norma britânica BS 8121 1995 define o conceito de índice de angulosidade Esse índice pode ser obtido diminuindose de 67 a porcentagem de volume de sólidos em um recipiente preenchido de maneira normalizada com agregados As dimensões das partículas utilizadas no ensaio devem ser controladas dentro de limites estreitos O número 67 na expressão do índice de angulosidade representa a porcentagem de volume de sólidos na maioria dos seixos de maneira que o índice de angulosidade mede a porcentagem de vazios excedentes em relação ao seixo ou seja 33 Quanto maior for o índice mais anguloso será o agregado e em agregados utilizados na prática esse valor varia entre O e 11 O ensaio de angulosidade raramente é realizado Um aperfeiçoamento na avaliação da angulosidade do agregado tanto graúdo como miúdo é o fator de angulosidade definido como a relação entre o volume de sólidos de agregados soltos e o volume de esferas de vidro de granulometria especificada341 Dessa forma o empacotamento não ocorre e evitase o erro do operador Vários métodos indi retos para a determinação da forma de agregados miúdos foram analisados criticamente por Gaynor Meininger 3 º63 mas nenhum método de aceitação geral está disponível O teor de vazios dos agregados pode ser calculado a partir da alteração do volume de ar quando um decréscimo conhecido de pressão é aplicado o que possibilita a deter minação do volume de ar do espaço intersticial352 Uma prova simples de que a porcentagem de vazios depende da forma das partícu las é mostrada na Figura 32 que é baseada em dados de Shergold31 Em uma amostra constituída de uma mistura de dois agregados um anguloso e outro arredondado em proporções variáveis verificase que a porcentagem de vazios diminui conforme au menta a proporção de partículas arredondadas O volume de vazios influencia a massa específica do concreto possível de ser obtida Outra característica da forma do agregado graúdo é sua esfericidade definida como uma função da relação entre a área superficial da partícula e seu volume A es fericidade está relacionada à estratificação e à clivagem da rocha matriz e também é influenciada pelo tipo de equipamento de britagem em casos em que houve redução artificial das dimensões Partículas com elevada relação entre a área superficial e o vo lume são de especial interesse já que aumentam a demanda de água para determinada trabalhabilidade do concreto É indubitável que a forma das partículas do agregado miúdo influencia as proprie dades da mistura pois as partículas angulosas exigem maior quantidade de água para uma determinada trabalhabilidade Entretanto ainda não existe um método objetivo de medir e expressar a forma dessas partículas apesar de terem sido feitas tentativas utilizando medições da área superficial projetada e outras aproximações geométricas Capítulo 3 Propriedades dos agregados 119 41 w 39 1 D o N 37 o CD 35 1 33 o 25 50 75 100 Teor de agregado arredondado Figura 32 Influência da angulosidade do agregado no teor de vazios Crown copyright3 1 No que diz respeito ao agregado graúdo a forma equidimensional das partículas é preferida pois partículas com diferenças significativas entre suas dimensões têm maior superfície específica e empacotamse de modo anisotrópico Dois tipos de partículas que se diferenciam das equidimensionais são de interesse as alongadas e as lamelares As lamelares também podem afetar negativamente a durabilidade do concreto pois têm tendência a se orientar em um plano com formação de vazios e acúmulo de água de exsudação sob elas A massa de partículas lamelares expressa como uma porcentagem da amostra é denominada índice de lamelaridade O índice de alongamento é definido da mesma ma neira Algumas partículas são ao mesmo tempo alongadas e lamelares sendo então contabilizadas em ambas as categorias A classificação é feita por meio de gabaritos conforme as descrições da BS 812 1051 1989 e da BS EN 93331997 A BS EN 126202002 utiliza relações dimensionais diferentes A classificação é baseada na hipótese um tanto arbitrária de que uma par tícula é lamelar se sua espessura menor dimensão for 06 vezes menor do que adi mensão média da peneira da fração de tamanho a que pertence a partícula Da mesma forma dizse que a partícula é alongada quando seu comprimento maior dimensão é 18 vezes maior do que a dimensão média da peneira da fração de tamanho à qual ela pertence A dimensão média é definida como a média aritmética entre a dimensão da peneira em que a partícula ficou retida e a dimensão da peneira anterior Um con trole dimensional rígido é necessário e as peneiras consideradas não pertencem à série normal para agregados sendo utilizadas as seguintes peneiras 750 630 500 375 280 200 140 100 e 630 mm Os ensaios de lamelaridade e de alongamento são úteis para uma avaliação dos agregados mas não descrevem adequadamente a forma da partícula 120 Propriedades do Concreto O excesso de partículas alongadas acima de 10 a 15 da massa de agregados graú dos geralmente é indesejável mas não são estabelecidos limites A norma britânica BS 882 1992 limita o índice de lamelaridade do agregado graúdo a 50 e 40 respectivamen te para pedregulho e para agregado britado ou parcialmente britado Para superficies sujeitas à abrasão entretanto são exigidos índices de lamelaridade menores As normas mais atuais não prescrevem valores absolutos para essa característica A textura superficial do agregado afeta sua aderência à pasta de cimento e influen cia a demanda de água da mistura especialmente no caso dos agregados miúdos A classificação da textura superficial é baseada no grau de polimento da superfície das partículas sejam elas polidas ou opacas lisas ou ásperas O tipo de aspereza tam bém deve ser analisado A textura superficial depende da dureza das dimensões dos grãos e das características de porosidade da rocha matriz rochas duras densas e com grãos finos geralmente têm superficies de fratura lisas bem como do grau em que as forças atuantes sobre a superficie das partículas as tenham alisado ou tornado ásperas A avaliação visual da aspereza é bastante aceitável mas para diminuir erros deve ser adotada a classificação da BS 81211975 apresentada na Tabela 34 Essa norma foi substituída pela BS EN 126202002 Não existe um método estabelecido para a medida da aspereza superficial mas a abordagem de Wright32 é interessante Segundo ela a interface entre a partícula e a resina em que ela foi disposta é ampliada e determinase Tabela 34 Textura superficial dos agregados BS 8121 1975 com exemplos Grupo Textura superficial Características Exemplos 1 Vítrea Fratura conchoidal Flint negro escória vitrificada 2 Lisa Desgastado por água ou Pedregulho seixo de rio alisado devido à fratura de chert ardósia mármore e rochas laminadas ou de gra alguns riólitos nulação fina 3 Granular Fratura mostrando grãos Arenito oólito mais ou menos uniformes arredondados 4 Áspera Fratura áspera de rochas de Basalto felsito pórfiro granulação fina ou média calcário contendo constituintes crista linos de dificil visualização 5 Cristalina Presença de constituintes cris Granito gabro gnaisse talinos de fácil visualização 6 Alveolar Com poros e cavidades Tijolo pedrapomes escória visíveis expandida clínquer argila expandida N de RT A NBR 78092006 versão corrigida 2008 normaliza a determinação do índice de forma do agregado graúdo pelo método do paquímetro Segundo a NBR 7211 2009 esse índice não deve ser superior a 3 Capítulo 3 Propriedades dos agregados 121 assim a diferença entre o comprimento do contorno e o comprimento da linha poli gonal traçada por uma série de cordas valor considerado uma média da rugosidade Embora se consiga a reprodutibilidade dos resultados esse método é pouco utilizado por ser trabalhoso Outro procedimento é utilizar um coeficiente de forma e um coeficiente de textura superficial obtido a partir do método da série Fourier que por princípio considera intervalos do sistema harmônico e também um coeficiente modificado de rugosidade total 353 É questionável se esse tipo de abordagem é útil para a avaliação e a comparação de uma grande variedade de formas e texturas observadas na prática Algumas outras abordagens foram analisadas por Ozol365 Um método para determinar a forma de uma partícula de agregado por meio de um scanner de mesa foi proposto por True et ai mas é pouco provável que seja utilizado na prática para a avaliação da forma do agregado O método também possibilita uma medição melhorada da porosidade e diferencia o ar incorporado do ar aprisionado sendo que o primeiro tem forma esférica com diâmetro máximo de l mm enquanto o segundo é maior e possui forma irregular Aparentemente a forma e a textura superficial dos agregados influenciam consi deravelmente a resistência do concreto A resistência à flexão é mais afetada do que a resistência à compressão e os efeitos são especialmente significativos no caso de con cretos de alta resistência A Tabela 35 reproduz dados obtidos por Kaplan 33 mas eles apenas dão uma indicação do tipo de influência já que outros fatores podem não ter sido considerados O verdadeiro papel da forma e da textura do agregado no desenvol vimento da resistência do concreto não é conhecido mas possivelmente uma textura mais rugosa resulte em maior aderência entre a partícula e a matriz cimentícia Da mes ma forma a área superficial maior do agregado anguloso implica o desenvolvimento de maior força de aderência A forma e a textura dos agregados miúdos têm um efeito significativo na demanda de água da mistura produzida com um determinado agregado Caso essas propriedades do agregado miúdo sejam expressas indiretamente por seu grau de empacotamento isto é pela porcentagem de vazios no estado solto ver página 133 a influência na demanda de água então é bem definida342 ver Figura 33 A influência dos vazios no agregado graúdo não é tão bem definida 342 A lamelaridade e a forma do agregado graúdo geralmente influenciam significati vamente a trabalhabilidade do concreto A Figura 34 reproduzida de uma publicação de Kaplan mostra o padrão da relação entre a angulosidade do agregado graúdo e o fator de compactação do concreto produzido com ele Uma alteração na angulosidade Tabela 35 Importância relativa média das propriedades dos agregados na resistência do concreto33 Propriedade do concreto Resistência à flexão Resistência à compressão Efeito relativo das propriedades dos agregados Forma 31 22 Textura superficial 26 44 Módulo de elasticidade 43 34 Observação Os valores representam a relação entre a variação devida a cada propriedade e a variação total das três características do agregado ensaiado em três misturas produzidas com 13 agregados 122 Propriedades do Concreto 200 ME Õb 190 s ro o e 180 E E 170 V a t s 160 ro S e ISO s CI V 140 36 38 40 42 44 46 48 50 Teor de vazios Figura 33 Relação entre o teor de vazios da areia em estado solto e a demanda de água do concreto produzido com a areia42 de um mínimo para um máximo reduziria o fator de compactação em cerca de 009 Entretanto na prática obviamente não existe uma relação única entre esses dois fato res visto que outras propriedades dos agregados também afetam a trabalhabilidade Os resultados experimentais de Kaplan34 porém não confirmam que a textura superficial seja um fator 078 o 2 4 6 8 lO Índice de angulosidade Figura 34 Relação entre o índice de angulosidade do agregado e o fator de compactação do concreto produzido com o agregado 34 Capítulo 3 Propriedades dos agregados 123 Aderência do agregado A aderência entre os agregados e a pasta de cimento é um importante fator da resis tência do concreto em especial da resistência à flexão mas a natureza da aderência ainda não foi totalmente compreendida Ela ocorre em parte pelo intertravamento dos agregados e da pasta de cimento hidratada devido à rugosidade da superfície dos pri meiros Uma superfície mais rugosa como a das partículas britadas resulta em maior aderência por causa do intertravamento mecânico Uma maior aderência também é frequentemente obtida com partículas mais macias porosas e mineralogicamente hete rogêneas Em geral a textura com características que não possibilitam a penetração das partículas na superfície não resulta em boa aderência Além disso a aderência é afetada por outras propriedades físicas e químicas do agregado relacionadas à sua composição mineralógica e química e à condição eletrostática da superfície da partícula Por exem plo pode existir alguma aderência química com calcário dolomita354 e possivelmente agregados silicosos e algumas forças capilares podem se desenvolver em superfícies de partículas polidas Entretanto pouco se conhece sobre esse fenômeno e ainda é neces sário contar com a experiência para prever a aderência entre o agregado e a pasta de cimento hidratada De qualquer forma para que a aderência seja boa é preciso que a superfície do agregado seja limpa Como o concreto é um material compósito constituído de agregados e uma matriz de pasta de cimento hidratada o módulo de elasticidade de cada componente influen cia o módulo do compósito A diferença entre os módulos influencia consideravelmente a aderência do agregado391 A determinação da qualidade da aderência do agregado é um tanto difícil e não existem ensaios reconhecidos para isso Em geral quando a aderência é adequada um corpo de prova de concreto de resistência convencional rompido apresenta algumas partículas de agregados também rompidas e outras em maior número arrancadas da pasta Entretanto um número excessivo de partículas rompidas pode indicar que o agregado possui resistência muito baixa A resistência de aderência aumenta com a idade do concreto por depender tanto das propriedades da superfície dos agregados quanto da resistência da pasta de cimento hidratada Ainda a relação entre a resistên cia de aderência e a resistência da pasta de cimento hidratada parece aumentar com o tempo 343 Portanto contanto que seja adequada a resistência de aderência em si pode não ser um fator que governe a resistência do concreto convencional Entretanto para concretos de alta resistência existe provavelmente uma tendência de que a resistência de aderência seja menor do que a resistência à tração da pasta de cimento hidratada de modo que a ruptura ocorre preferencialmente na interface Na realidade a interface en tre o agregado e a pasta de cimento circundante é importante pois o agregado graúdo representa uma descontinuidade e induz um efeito parede Barnes et ai 364 encontraram placas de hidróxido de cálcio orientadas paralelamen te à interface com CSH atrás Além disso a região de interface é rica em partículas finas de cimento e possui uma relação águacimento mais elevada do que o restante da pasta de cimento Essas observações explicam o papel especial desempenhado pela sílica ativa na melhoria da resistência do concreto ver página 700 O problema da ruptura do concreto é discutido com detalhes no Capítulo 6 Neste estágio o fato relevante é o sentido da propagação de fissuras sob tensões elevadas Em 124 Propriedades do Concreto um material homogêneo uma fissura seria normal ao esforço causador de sua abertura sendo portanto uma linha reta ou quase reta Entretanto em um material grosseira mente heterogêneo como o concreto o sentido da fissura pode ser afetado pela presença do agregado graúdo A fissura então pode se desenvolver passando através do agrega do ou contornandoo através da região de interface ou da matriz Um estudo recente feito por Neville391 mostrou que com exceção de idades muito pequenas o sentido da propagação da fissura não é influenciado pela resistência da matriz de argamassa Os principais fatores são a resistência da rocha matriz e a forma e a textura da superfície das partículas apesar de não terem sido estabelecidos parâ metros simples ou mensuráveis disso Contudo o tema é de interesse prático para o denominado intertravamento de agregados sob cisalhamento Em especial a ruptura de agregados de calcário produz superfícies muito polidas para possibilitar a transmissão de cisalhamento392 Resistência do agregado Evidentemente a resistência à compressão do concreto não pode ser muito mais eleva da do que a resistência da maior parte dos agregados nele contidos apesar de não ser fácil determinar a resistência à compressão das partículas isoladas Na verdade é difícil realizar ensaios para verificar essa resistência das partículas e a informação necessária deve ser obtida em geral por determinações indiretas como ensaios de esmagamento de agregados em estado solto da força necessária para adensálos e do desempenho do agregado em concreto O último ensaio trata simplesmente de experiências anteriores com determinado agregado ou de verificações experimentais utilizando o agregado em uma mistura de concreto reconhecida por resultar em determinada resistência com agregados de qua lidade comprovada Caso o concreto com o agregado em análise resulte em uma resis tência à compressão menor e em especial se várias partículas de agregados estiverem rompidas após a ruptura do corpo de prova podese dizer que a resistência do agrega do é menor do que a resistência à compressão nominal do concreto Obviamente esse agregado pode ser utilizado somente em concretos de baixa resistência caso da laterita um material abundante na África no sul da Ásia e na América do Sul que raramente produz concretos com resistência maior do que 10 MPa Agregados com resistência inadequada representam um caso extremo visto que suas propriedades físicas exercem certa influência na resistência do concreto mesmo quando sua resistência é suficiente para que não ocorra a ruptura prematura Compa rando concretos produzidos com diferentes agregados observase que a influência do agregado na resistência do concreto é qualitativamente a mesma independentemente das proporções da mistura e de o concreto ser ensaiado à compressão ou à tração 35 É possível que a influência do agregado na resistência do concreto não se deva somente à sua resistência mecânica mas também em grau considerável à sua absorção e a ca racterísticas de aderência Em geral a resistência e a elasticidade do agregado dependem de sua composição sua textura e sua estrutura Desse modo a baixa resistência pode decorrer da baixa resistência dos grãos constituintes ou então do fato de estes não apresentarem ligações adequadas entre si mesmo quando têm resistência adequada Capítulo 3 Propriedades dos agregados 125 O módulo de elasticidade do agregado raramente é determinado o que não significa que não seja importante já que geralmente o módulo de elasticidade do con creto se eleva conforme o módulo dos agregados constituintes do concreto O fato no entanto é que ele também depende de outros fatores O módulo de elasticidade do agregado afeta a magnitude da fluência e da retração que o concreto pode apresen tar ver página 470 Uma diferença significativa entre os módulos de elasticidade do concreto e da pasta de cimento hidratada favorece a ocorrência de microfissuração na interface agregadomatriz Uma boa média para a resistência à compressão do agregado é de aproximadamen te 200 MPa mas existem excelentes agregados com resistências na faixa de 80 MPa e um dos valores mais elevados já observados foi o de 530 MPa para um determinado tipo de quartzito A Tabela 36 apresenta valores de várias rochas 36 Deve ser destacado que a resistência exigida para o agregado é consideravelmente maior do que a gama normal de resistências do concreto Isso se deve ao fato de que as tensões reais na inter face das partículas isoladas no interior do concreto podem ser muito maiores do que a tensão de compressão nominal aplicada Por outro lado agregados com baixos ou moderados valores de resistência e de módulo de elasticidade podem ser úteis para preservar a integridade do concreto As al terações de volume decorrentes de causas higrotérmicas resultam em menores tensões na pasta de cimento hidratada quando o agregado é compressível Assim a compressi bilidade do agregado pode reduzir os danos no concreto enquanto agregados resisten tes e rígidos podem levar à fissuração da pasta de cimento circundante Deve ser ressaltado que não existe uma relação universal entre a resistência e o mó dulo de elasticidade de diferentes agregados 33 Por exemplo foram verificados valores de Tabela 36 Resistência à compressão de rochas comumente utilizadas como agregados para concreto nos Estados Unidos3 6 Resistência à compressão Número de Após a exclusão de valores extremosi Tipo de rocha amostras Médiat MPa Máximo MPa Mínimo MPa Granito 278 181 257 114 Felsito 12 324 526 120 Basalto 59 283 377 201 Calcário 241 159 241 93 Arenito 79 131 240 44 Mármore 34 117 244 51 Quartzito 26 252 423 124 Gnaisse 36 147 235 94 Xisto 31 170 297 91 Para a maioria das amostras a resistência à compressão é uma média de três a 15 corpos de prova t Média de todas as amostras i 10 de todas as amostras ensaiadas com os valores mais altos e mais baixos foram excluídas por não serem características do material 126 Propriedades do Concreto módulo de elasticidade de 45 GPa para alguns granitos e de 855 GPa para o gabro e o basalto sendo que a resistência à compressão dessas rochas variou entre 145 e 170 MPa Valores maiores do que 160 GPa já foram observados para o módulo de elasticidade Um ensaio para determinar a resistência à compressão de corpos de prova cilíndri cos de rocha costumava ser prescrito Entretanto seus resultados que são influenciados pela presença de planos de clivagem na rocha podem não ser significativos devido a ela já ter sido britada para o uso em concreto Na prática o ensaio de resistência à compressão avalia a qualidade da rocha matriz e não a qualidade do agregado a ser utilizado no concreto Por essa razão esse ensaio raramente é realizado Em algumas situações determinase a resistência de corpos de prova úmidos e se cos pois a relação entre esses valores mede o efeito de amolecimento Um valor elevado é indício de uma rocha de baixa durabilidade Prescrito pela BS 812110 1990 um ensaio realizado em agregados soltos denomi nado ensaio do índice de esmagamento do agregado mede a resistência à pulverização 338 Esse índice é uma importante ferramenta para a utilização de agregados de desempe nho desconhecido em especial quando há suspeitas de baixa resistência Não existe uma relação física óbvia entre o índice de esmagamento e a resistência à compressão mas os valores dos dois ensaios geralmente são concordantes375 O material a ser ensaiado para detectar o índice de esmagamento deve passar pela peneira de 140 mm e ficar retido na peneira de 100 mm Quando peneiras dessas dimen sões não estiverem disponíveis partículas de outras dimensões podem ser utilizadas mas em geral dimensões maiores resultam em valores de esmagamento mais elevados en quanto as menores resultam em valores mais baixos do que em ensaios realizados com a mesma rocha na dimensão normalizada A amostra deve ser seca em estufa entre 100 e 110 ºC por quatro horas colocada em um molde cilíndrico e então compactada segundo o procedimento normalizado Um êmbolo é colocado no topo dos agregados e todo o conjunto é posicionado em uma máquina de ensaio à compressão sendo submetido a uma carga de 400 kN tensão de 221 MPa na área total do pistão A carga é aumentada gradualmente em um período de 10 minutos e após o alívio da carga os agregados são removidos e peneirados no caso de amostras na faixa de dimensões padrões em uma peneira de 236 mm ver Tabela 314 para dimensões das peneiras Para agregados de outras dimensões a dimensão da peneira é prescrita pela norma BS 812110 1990 A rela ção entre a massa de material passante na menor peneira e a massa total da amostra é denominada índice de esmagamento do agregado Foram feitas tentativas de desenvolver um ensaio similar para agregados leves mas nenhum método foi normalizado Esse ensaio é pouco sensível à variação da resistência de agregados mais fracos ou seja aqueles com índice de esmagamento maior do que 25 Isso se deve ao fato de o material mais fraco ser esmagado antes da aplicação do carregamento total de 400 kN o que faz tais materiais serem compactados e assim a quantidade total esmagada durante as etapas finais do ensaio ser reduzida Da mesma forma partículas lamelares aumentam o índice de esmagamento338 Por essa razão foi incluído na BS 8121111990 o ensaio do índice de 10o de finos em que o equipamento do ensaio de esmagamento padronizado é utilizado para determinar a carga necessária para produzir 10 de finos a partir de partículas de 140 a 100 mm Isso é obtido pela aplicação de uma carga progressivamente maior no êmbolo o que causa uma penetração em 10 minutos de aproximadamente 15 mm para agregados arredondados 20 mm para agregados britados e Capítulo 3 Propriedades dos agregados 127 24 mm para agregados alveolares como a argila expandida ou a escória expandida Essas penetrações devem resultar em uma porcentagem de finos passantes na pe neira de 236 mm entre 75 e 125 Considerando y como a porcentagem real de finos devido à carga máxima de x toneladas a carga necessária para resultar em 10 de finos é dada por 14xy 4 Devese destacar que neste ensaio um resultado numérico maior indica uma maior resistência do agregado diferentemente do ensaio padrão de esmagamento A BS 8821992 substituída pela BS EN 126202002 prescreve os valores mínimos de 150 kN para o ensaio de 10 de finos para agregados a serem usados em acabamentos de pisos sujeitos a uso pesado 100 kN para agregados de utilização em superficies de pavimentos de concreto sujeitos à abrasão e 50 kN para agregados utilizados em outros concretos O ensaio do índice de 10 de finos apresenta boa correlação com o ensaiopadrão de esmagamento para agregados resistentes enquanto para agregados de menor resistência o ensaio de 10 é mais preciso e resulta em uma avaliação mais realista das diferenças entre agregados com resistências distinta Por essa razão o ensaio é utilizado na análise de agregados leves mas não existe uma relação simples entre o resultado do ensaio e o limite máximo de resistência do concreto produzido com um determinado agregado Outras propriedades mecânicas dos agregados Diversas propriedades mecânicas dos agregados merecem atenção especialmente quan do eles serão utilizados em obras de pavimentação ou submetidos à abrasão A primeira dessas propriedades é a tenacidade que pode ser definida como a re sistência de uma amostra de rocha à ruptura por impacto Esse ensaio embora possa revelar efeitos negativos do intemperismo na rocha não é utilizado Podese determinar também o valor do índice de impacto de agregados soltos sendo possível relacionar a tenacidade assim determinada ao valor do ensaio de esmagamento Esse ensaio é então utilizado como uma alternativa As dimensões das partículas ensaia das são as mesmas do ensaio de esmagamento bem como os teores admitidos da fração menor do que 236 mm O impacto é dado por 15 quedas de um martelopadrão sujeito ao seu próprio peso sobre o agregado no interior de um recipiente cilíndrico Esse proce dimento resulta em uma fragmentação similar à produzida pelo êmbolo no ensaio de es magamento Os detalhes do método de ensaio são apresentados pela BS 8121121990 e a BS 882 1992 estabelece os seguintes valores máximos 25 para o agregado a ser utilizado em pisos submetidos a uso pesado 30 para quando usado em superficies de concreto su jeitas à abrasão e 45 para quando utilizado em outros concretos Esses números servem como uma referência mas é claro que a correlação direta entre o valor do esmagamento e o desempenho do agregado no concreto ou a resistência do concreto não é possível Uma vantagem do ensaio do índice de impacto é que ele pode ser realizado em campo com algumas adaptações como a medição dos materiais em volume em vez de massa mas o ensaio pode não servir para fins de conformidade às especificações N de RT A NBR 99382013 estabelece o método para avaliação da resistência ao esmagamento de agregados graúdos similar ao método descrito Os agregados têm dimensão entre 95 e 125 mm 128 Propriedades do Concreto Além da resistência e da tenacidade a dureza ou a resistência ao desgaste é uma importante propriedade dos concretos utilizados em pisos sujeitos a tráfego intenso Existem vários ensaios disponíveis devido à possibilidade de o agregado sofrer desgaste por abrasão ou seja pela fricção de um material distinto sobre a rocha em avaliação ou pelo atrito de partículas entre si Vale a pena destacar que algumas rochas calcárias podem sofrer desgaste e que portanto sua utilização em pavimentos de concreto deve ser condicionada aos resulta dos dos ensaios Em outras circunstâncias muitos agregados calcários mesmo porosos podem produzir concretos satisfatórios 367 A abrasão em corpos de prova de rocha não é mais determinada e observando a tendência de ensaiar agregados em estado solto a BS 8121131990 prescreve o en saio para a determinação do índice de desgaste por abrasão em partículas de agregados A amostra é constituída de partículas de agregados entre 140 e 102 mm que depois de separadas das partículas lamelares são incorporadas a uma camada simples de resina A amostra é submetida à abrasão pela areia Leighton Buzzard ver página 54 ali mentada continuamente a uma determinada razão por 500 giros em um equipamento padrão O índice de desgaste por abrasão é definido como a porcentagem de massa perdida por abrasão de forma que um valor elevado indica baixa resistência à abrasão A BS 8121131990 foi cancelada e substituída pela BS EN 126202002 A PD 6682 12009 fornece informações sobre ensaios de abrasão A norma europeia BS EN 126202002 prescreve a determinação do coeficiente mi croDeva que é a medida do desgaste produzido em partículas de 10 a 14 mm pelo atri to entre elas e por uma carga abrasiva em um tambor rotativo O coeficiente representa a porcentagem de massa perdida na forma de partículas reduzidas a uma dimensão menor do que 16 mm O ensaio de atrito Deva também utiliza agregados soltos mas não é mais reali zado devido aos resultados numéricos não apresentarem diferenças significativas mes mo para agregados bastante diferentes O ensaio Los Angeles um método norteamericano combina atrito e abrasão e é bastante utilizado em outros países devido aos resultados apresentarem boa correlação não somente com o desgaste real dos agregados quando usados em concreto mas tam bém com as resistências à compressão e à flexão do concreto produzido com esse agre gado Nesse ensaio o agregado de uma granulometria especificada é colocado em um tambor cilíndrico montado horizontalmente que possui uma aleta interna Então uma carga de esferas de aço é adicionada e o tambor é girado por um número especificado de rotações As quedas e os tombamentos do agregado e das esferas implicam abrasão e atrito do agregado e o resultado é medido da mesma forma que no ensaio de atrito O ensaio Los Angeles pode ser realizado em agregados de diferentes dimensões sendo obtido o mesmo desgaste desde que a massa da amostra a carga de esferas e o número de rotações sejam adequados Esses valores estão prescritos pela ASTM C 131 06 Entretanto o ensaio Los Angeles não é muito adequado para a determinação do comportamento do agregado miúdo submetido ao atrito nos casos de mistura prolon gada como por exemplo o agregado miúdo de origem calcária que é provavelmente um dos materiais mais comuns que sofrem essa degradação Por essa razão agregados miúdos desconhecidos devem ser submetidos além de aos ensaios padrão a um ensaio de atrito em condição úmida para determinar quanto material menor do que 75 µm Capítulo 3 Propriedades dos agregados 129 peneira ASTM Nº 200 é produzido O grau de degradação do agregado miúdo na betoneira pode ser determinado pelo método prescrito pela ASTM C 113705 A Tabela 3 7 apresenta valores médios para os ensaios de resistência à compres são índice de esmagamento do agregado abrasão impacto e atrito para os diferentes grupos de rochas da BS 81211975 que foi substituída pela BS EN 126202002 Essa norma abrange também agregados reciclados ou seja agregados obtidos do proces samento de materiais inorgânicos utilizados previamente em construções assunto que não será tratado neste livro Em relação aos valores apresentados para hornfels e xistos deve ser ressaltado que eles se baseiam em poucos corpos de prova parecendo ser de melhor qualidade do que realmente são possivelmente por ter sido ensaiado somente material de boa qualidade Como regra eles não são adequados para uso em concreto e por essa razão o giz não foi incluído no grupo do calcário Em relação ao ensaio de resistência à compressão o basalto é extremamente variá vel Basaltos novos com pequeno teor de olivina alcançam quase 400 MPa enquanto no outro extremo da escala basaltos decompostos podem chegar a no máximo 100 MPa O calcário e o pórfiro apresentam variabilidade bem menor nos valores de re sistência sendo que na GrãBretanha o pórfiro tem um bom desempenho melhor inclusive do que os granitos que tendem a ser variáveis Uma indicação da precisão dos resultados dos diferentes ensaios é apresentada na Tabela 38 que mostra o número de amostras que devem ser ensaiadas para garantir com 90 de probabilidade que a média das amostras varie nos intervalos de 3 e Tabela37 Valores médios para rochas britânicas de diferentes grupos Índice de Índice de Resistência à esmaga atritot Massa Grupo de compressão mento do Índice de Índice de específica rocha MPa agregado desgaste impacto Seco Úmido gcm Basalto 200 12 176 16 33 55 285 Flint 205 17 192 17 31 25 255 Gabro 195 187 19 25 32 295 Granito 185 20 187 13 29 32 269 Arenito 220 12 18l 15 30 53 267 Hornfels 340 11 188 17 27 38 288 Calcário 165 24 165 9 43 78 269 Pórfiro 230 12 190 20 26 26 266 Quartzito 330 16 189 16 25 30 262 Xisto 245 187 13 37 43 276 Cortesia do falecido professor J F Kirkaldy t Valores menores indicam melhor desempenho N de RT No Brasil a avaliação da dureza de agregados é feita pelo ensaio de abrasão Los Angeles normalizado pela NBR NM 512001 130 Propriedades do Concreto Tabela 38 Reprodutibilidade dos resultados dos ensaios com agregados Crown copyright3 º40 Coeficiente de Ensaio variação Atrito seco 57 Atrito úmido 56 Abrasão 97 Impacto em corpo de prova 17l Impacto em agregado solto 30 Resistência à compressão 143 Índice de esmagamento do agregado 18 Ensaio Los Angeles 16 Número de amostras necessárias para garantir com 90 de probabilidade que a média esteja no intervalo 3da média real 10 9 28 90 60 10da média real 3 8 6 de 10 em relação à média verdadeira34 O índice de esmagamento tem resultados bastante consistentes Por outro lado os corpos de prova preparados mostram maior dispersão dos resultados do que os obtidos com agregados soltos como seria esperado Apesar de os diversos ensaios descritos nesta e nas próximas seções fornecerem uma indicação da qualidade do agregado não é possível predizer o desenvolvimento de re sistência potencial do concreto a partir das propriedades de determinado agregado Na realidade ainda não é possível traduzir as propriedades físicas do agregado em proprie dades de produção de concreto Massa específica Como os agregados geralmente contêm poros permeáveis e impermeáveis ver página 134 o significado de massa específica deve ser cuidadosamente definido Há na verda de diversos tipos de massa específica A massa específica absoluta se refere ao volume de material sólido excluídos todos os poros e pode portanto ser definida como a relação entre a massa do sólido no vá cuo e a massa de mesmo volume de água destilada ambas medidas a uma determinada temperatura Desse modo para eliminar a influência de poros internos totalmente im permeáveis o material deve ser moído ou seja o ensaio é trabalhoso e sensível Feliz mente essa determinação não é necessária para a tecnologia do concreto N de RT Tendo em vista a diferença de nomenclaturas e unidades esta seção foi adaptada às normas vigentes e aos termos brasileiros A NBR 99352011 estabelece que os termos massa espe cífica densidade de massa e densidade são equivalentes As definições utilizadas no livro original são adimensionais Capítulo 3 Propriedades dos agregados 131 Caso o volume do sólido inclua os poros impermeáveis mas exclua os poros capi lares obtémse a massa específica real Esse valor é definido como a relação entre a massa do agregado seco em estufa com temperatura entre 100 e 110 ºC por 24 horas e a massa de água que ocupa um volume igual à massa do sólido incluindo os poros impermeáveis Esta última massa é determinada com a utilização de um recipiente cui dadosamente preenchido com água até um volume especificado Portanto sendo D a massa de agregados secos em estufa B a massa do recipiente cheio de água e A a massa do recipiente com a amostra e preenchido com água a massa de água que ocupa o mes mo volume que o sólido é B A D A massa específica real então é D BAD O recipiente citado conhecido como picnômetro normalmente é um frasco de ca pacidade de 1 litro com uma tampa metálica estanque de formato cônico e com um pe queno orifício na parte superior Dessa forma o picnômetro pode ser preenchido com água de maneira que contenha exatamente sempre o mesmo volume Os cálculos referentes ao concreto são em geral realizados com agregados na con dição saturada superftcie seca SSS ver página 136 visto que a água contida em todos os poros do agregado não participa das reações químicas do cimento podendo por tanto ser considerada parte do agregado Assim se uma amostra de um agregado na condição saturada superfície seca tem massa C a massa específica real bruta é e BAC Essa é a massa específica mais frequente e facilmente determinada utilizada para cál culos de produção do concreto ou da quantidade de agregados necessários para um determinado volume de concreto A massa específica real do agregado depende da massa específica de seus minerais constituintes bem como do teor de vazios A maioria dos agregados naturais possui N de RT A NBR 99352011 define densidade real de partículas na condição seca como o quo ciente entre a massa do agregado seco e o volume de suas partículas excluídos os poros permeáveis e os vazios entre as partículas O termo original é apparent specific gravity definido como a relação entre a massa do agregado seco em estufa nas condições citadas e a massa de água que ocupa um volume igual ao dos sólidos incluindo os poros impermeáveis que equivale à definição de massa específica real da NBR 99352011 Para fins de simplificação sempre que possível será denomina da simplesmente massa específica N de RT A NBR NM 522009 estabelece o método de ensaio para a determinação da massa espe cífica e da massa específica aparente em agregados miúdos Ela também apresenta as seguintes defini ções 1 massa específica é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume excluindo os poros permeáveis ou seja é equivalente à massa específica real conforme definição da NBR 99352011 e 2 massa específica aparente é definida como a relação entre a massa do agregado seco e seu volume incluindo os poros permeáveis que corresponde à definição de densidade das partículas na condição seca dada pela NBR 99352011 ou seja o quociente entre a massa do agregado na condição seca e o volume de suas partículas incluindo o volume dos poros permeáveis e impermeáveis e excluídos os va zios entre as partículas A determinação é feita com a utilização de um frasco normalizado de 500 cm3 de capacidade A NBR NM 532009 estabelece os procedimentos para as determinações em agregados graúdos Os dois agregados são ensaiados na condição saturada superficie seca 132 Propriedades do Concreto massa específica entre 26 e 2 7 gcm3 e a variação dos valores é mostrada na Tabela 3937 Os agregados artificiais apresentam variação entre valores bem menores a muito maiores do que os exibidos ver Capítulo 13 Conforme mencionado a massa específica do agregado é utilizada para cálculos de quantidades e não como um indicativo de qualidade Por essa razão o valor da massa específica não deve ser especificado a menos que esteja sendo utilizado um material com determinada característica petrológica em que a variação da massa específica pos sa representar a porosidade das partículas Uma exceção é o caso de construções em concreto massa como uma barragem de gravidade em que um valor mínimo para a massa específica do concreto é essencial para a estabilidade da estrutura Massa unitária Deve ser lembrado que a massa específica se refere somente ao volume de partículas individuais e que não é fisicamente possível compactar essas partículas sem que existam vazios entre elas Portanto quando o agregado vai ser proporcionado em volume é ne cessário conhecer a massa de agregado que preenche um recipiente de volume unitário Esse valor é conhecido como a massa unitária do agregado e é utilizado para realizar as conversões entre massa e volume A massa unitária depende do nível de compactação do agregado e portanto para um material com determinada massa específica a massa unitária dependerá da gra nulometria e da forma das partículas Partículas de uma única dimensão podem ser compactadas até certo limite mas partículas menores podem ser adicionadas aos vazios entre as maiores aumentando assim a massa unitária A forma das partículas afeta significativamente o grau de empacotamento que pode ser alcançado Para agregados graúdos com determinada massa específica um valor elevado de mas sa unitária implica a existência de poucos vazios a serem preenchidos pelos agregados miú dos e pelo cimento parâmetro que foi utilizado como base para a dosagem de misturas Tabela 39 Massa específica real de diferentes grupos de rochas Crown copyright3 7 Grupo de rocha Massa especifica média gcm Intervalo de valores gcm Basalto 280 2630 Flint 254 2426 Granito 269 2630 Arenito 269 2629 Hornfels 282 2730 Calcário 266 2528 Pórfiro 273 2629 Quartzito 262 2627 N de RT Tendo em vista a diferença de nomenclaturas e unidades esta seção foi adaptada às normas e aos termos brasileiros N de RT Em inglês bulk density Capítulo 3 Propriedades dos agregados 133 A massa unitária real do agregado não depende somente das várias características do material que determinam o potencial grau de empacotamento mas também da com pactação obtida em uma dada situação Por exemplo com a utilização de partículas esféricas de mesma dimensão o maior empacotamento é obtido quando seus centros estão nos vértices de um tetraedro imaginário A massa unitária então será O 74 vezes a massa específica do material No menor empacotamento quando os centros das esferas estão localizados nos vértices de um cubo imaginário a massa unitária será 052 vezes a massa específica do sólido Dessa forma o grau de compactação deve ser especificado A norma BS 81221995 estabelece dois níveis solto ou não compactado e compactado O ensaio é realizado utilizando um recipiente cilíndrico metálico de diâmetro e altura normalizados de acor do com a dimensão máxima do agregado e com a verificação que será realizada ou seja massa unitária compactada ou em estado solto Para a determinação da massa unitária no estado solto o agregado seco é cuidado samente colocado no recipiente até que haja excesso de material e após a superficie é nivelada pela rolagem de uma haste na parte superior do recipiente Para a determina ção da massa unitária compactada o recipiente é preenchido em três etapas Cada terço do volume é socado por um determinado número de golpes de uma haste de ponta arre dondada de 16 mm de diâmetro e o excesso de material é removido A massa líquida do agregado contido no recipiente dividida pelo seu volume representa a massa unitária de cada grau de compactação A relação entre a massa unitária em estado solto e a massa unitária compactada em geral resulta em valores entre 087 e 096 355 Conhecendose a massa específica de um agregado na condição saturada superficie seca s o índice de vazios pode ser calculado a partir da expressão dº d 1 m ice e vaz10s massa unitária s Caso o agregado contenha água na superficie a compactação vai ser menos densa devido ao efeito do inchamento Esse tema será discutido na página 139 Além disso tendo em vista que o grau de compactação atingido no laboratório pode não ser o mesmo obtido em campo a massa unitária determinada em laboratório talvez não seja adequada para a conversão entre massa e volume para fins de proporcionamento em volume A massa unitária do agregado é parâmetro de interesse no caso de utilização de agregados leves ou pesados ver página 763 Porosidade e absorção do agregado A presença de poros internos nas partículas dos agregados foi mencionada em relação à massa específica dos agregados e de fato as características desses poros são de gran de importância no estudo das propriedades dos agregados A porosidade do agregado N de RT A NBR 99352011 cita que os termos massa unitária densidade de massa aparente e densidade aparente são equivalentes e são definidos como o quociente entre a massa do agregado e o volume aparente do recipiente no qual está contido incluindo os poros permeáveis impermeá veis e os vazios entre as partículas A determinação da massa unitária de agregados nos estados solto e compactado e do índice de vazios é normalizada pela NBR NM 452006 134 Propriedades do Concreto sua permeabilidade e sua absorção influenciam propriedades como a aderência entre ele e a pasta de cimento hidratada a resistência do concreto aos ciclos de congelamento e degelo gelo e degelo bem como sua estabilidade quimica e sua resistência à abrasão Conforme já citado a massa específica do agregado também depende de sua porosida de e consequentemente a quantidade de concreto produzida por uma dada massa de agregado é afetada ver página 794 Os poros dos agregados apresentam grande variação de dimensões Os maiores são grandes o suficiente para serem visualizados pelo microscópio ou mesmo a olho nu mas até os menores poros são maiores do que os poros de gel da pasta de cimento São de especial interesse os poros menores do que 4 µm já que se acredita que em geral eles in fluenciem a durabilidade dos agregados sujeitos a ciclos de gelo e degelo ver página 564 Alguns poros dos agregados são totalmente internos enquanto outros apresentam aberturas para a superficie das partículas A pasta de cimento devido à sua viscosida de não consegue penetrar em grande profundidade a não ser nos maiores poros e por isso o volume bruto da partícula é considerado sólido para o cálculo do teor de agregado no concreto A água entretanto pode penetrar nos poros e a quantidade e a velocidade de penetração dependem de seu tamanho de sua continuidade e de seu volu me total Valores da porosidade de algumas rochas comuns são apresentados na Tabela 310 e como os agregados representam cerca de 34 do volume do concreto fica claro que a porosidade do agregado contribui para a porosidade total do concreto Quando todos os poros no agregado estão cheios dizse que ele está saturado e com a superfície seca Caso esse agregado seja exposto ao ar seco por exemplo em um laboratório parte da água contida nos poros evaporará e o agregado estará um nível abaixo da saturação ou seja seco ao ar A secagem prolongada em estufa reduz ainda mais a quantidade de água do agregado até remover totalmente a umidade e o agregado então é definido como completamente seco ou seco em estufa Esses diver sos estágios são mostrados esquematicamente na Figura 35 e alguns valores comuns de absorção são fornecidos na Tabela 311 No lado direito da Figura 35 o agregado possui umidade superficial e tem coloração mais escura A determinação da absorção de água é feita pela medida do acréscimo de massa ocorrido em uma amostra seca em estufa após sua imersão em água por 24 horas com a água superficial removida A relação entre o aumento de massa e a massa seca ex pressa em porcentagem é denominada absorção Os procedimentos normalizados estão estabelecidos na BS 81221995 Tabela 310 Porosidade de algumas rochas comuns Grupo de rochas Arenito Quartzito Calcário Granito Porosidade o8o 1915l 00376 0438 N de RT A absorção de água de agregados graúdos é normalizada pela NBR NM 532009 para os agregados miúdos a determinação é realizada segundo as recomendações da NBR NM 302001 U midade absorvida U midade livre rbsão teor de umidade Completamente seco ou seco em estufa Seco ao ar Figura 35 Representação esquemática da umidade no agregado Saturado e com superfície seca Úmido ll 2 o w o ll VI ll o VI o VI w Tabela 311 Valores típicos de absorção de diferentes agregados britânicos38 Dimensão e tipo do agregado 19095 mm Seixo do vale do rio Tâmisa 9548 mm Seixo do vale do rio Tâmisa 4824mm 24l2mm 12 mm600 µm 600300µm 300150µm 15075µm 48 mm150 µm Areia do vale do rio Tâmisa Areia do vale do rio Tâmisa zona 2 19095 mm Seixo de rio para ensaio 9548 mm Seixo de rio para ensaio 19095 mm Seixo de Bridport 9548 mm Seixo de Bridport 19095 mm Granito de Mountsorrel 9548 mm Granito de Mountsorrel 19095 mm Calcário britado 9548 mm Calcário britado 850600 µm Areia padrão de ensaio Leighton Buzzard Forma Irregular Irregular Irregular Irregular Irregular Irregular Irregular Irregular Irregular Irregular Irregular Arredondada Arredondada Angular Angular Angular Angular Arredondada w CI tl Cl Umidade contida no Absorção umidade contida tl 1 agregado seco ao ar no agregado SSS o da massa seca da massa seca 11 o UI 047 207 o o 084 344 n o 050 315 1 n 030 290 o 030 170 040 110 050 125 060 160 080 180 113 330 053 453 040 093 050 117 030 057 045 080 015 050 020 073 005 020 Capítulo 3 Propriedades dos agregados 137 Com base em dados de Newman valores característicos de absorção de diferentes agregados são fornecidos na Tabela 311 Js O teor de umidade na condição seca ao ar também é apresentado Notase que o pedregulho em geral tem maior absorção do que a pedra britada de mesma característica petrológica devido à sua camada externa ser mais porosa e absorvente em decorrência da ação do intemperismo Embora a relação entre a resistência do concreto e a absorção de água do agregado utilizado não seja clara os poros na superfície da partícula afetam a aderência entre o agregado e a pasta de cimento e portanto podem exercer alguma influência na resis tência do concreto Normalmente considerase que o agregado esteja na condição saturada superfície seca no momento da pega do concreto Caso o agregado seja misturado na condição seca considerase que uma quantidade de água suficiente para saturálo será absor vida pela mistura e essa água não é incluída na relação águacimento livre ou efeti va Essa situação pode ser observada em climas quentes e secos Entretanto é possível que ao utilizar agregados secos a pasta de cimento rapidamente cubra as partículas impedindo o ingresso da água necessária para a saturação Isso ocorre especialmente com os agregados graúdos em que a água tem que se movimentar desde a superfície da partícula Como resultado a relação águacimento efetiva é maior do que no caso no qual a absorção total da água pelo agregado é possível Esse efeito é importante principalmente em misturas ricas em que a rápida cobertura do agregado pode ocorrer Em misturas pobres e com excesso de água a saturação do agregado não é afetada Em situações práticas o comportamento real da mistura é afetado também pela ordem em que os materiais são adicionados à betoneira A absorção de água pelo agregado também resulta em alguma perda de trabalhabi lidade com o tempo mas antes de 15 minutos essa perda é pequena Devido à absorção de água pelo agregado seco diminuir ou ser interrompida por causa do revestimento das partículas pela pasta de cimento geralmente é útil determi nar a quantidade de água absorvida entre os primeiros 10 e 30 minutos em vez de aguar dar a absorção total de água já que isso pode nunca ocorrer na prática Teor de umidade do agregado Ao analisar a massa específica foi mencionado que no concreto fresco o volume ocu pado pelos agregados é o volume das partículas incluindo todos os poros Para que não ocorra movimento de água para o agregado os poros devem estar cheios de água ou seja o agregado deve estar saturado Por outro lado qualquer quantidade de água exis tente na superfície do agregado contribuirá para a relação águacimento da mistura e ocupará um volume além daquele das partículas de agregados Dessa forma a condição fundamental dos agregados é a saturada superftcie seca Agregados expostos à chuva incorporam uma quantidade considerável de água à superfície das partículas e exceto na camada superficial da pilha de agregados mantêm essa umidade por um longo tempo Isso é especialmente verdadeiro para agregados miúdos e a umidade superficial ou livre excedente à que pode ser retida pelo agre gado na condição saturada superfície seca deve ser levada em conta nos cálculos de quantidade de materiais para a produção de concreto Os agregados graúdos raramente possuem mais de 1 de umidade superficial mas nos agregados miúdos esse valor 138 Propriedades do Concreto pode chegar a 10 A umidade superficial é expressa como uma porcentagem da massa do agregado saturado superficie seca e é denominada teor de umidade Como a absorção representa a água contida no agregado na condição saturada su perficie seca e o teor de umidade é a água excedente em relação a essa condição o teor total de água equivale à soma da absorção e do teor de umidade Devido ao teor de umidade do agregado sofrer alterações com a condição climática e também a existirem variações entre as partes de uma pilha seu valor deve ser determi nado com frequência e para isso vários métodos foram desenvolvidos O mais antigo consiste simplesmente na determinação da perda de massa de uma amostra de agregado quando esta é aquecida em uma bandeja sobre uma fonte de calor A areia é aquecida até que os grãos possam se movimentar livremente entretanto devese tomar cuidado para não causar a secagem excessiva A condição ideal pode ser determinada pelo tato ou moldando uma pilha de areia com o uso de um molde cônico Quando esse molde é removido o material deve se desmanchar livremente enquanto um sinal seguro de se cagem excessiva é a coloração marrom adquirida pela areia no ensaio Esse método de determinação do teor de umidade do agregado denominado informalmente método da frigideira é simples pode ser utilizado em campo e é bastante confiável Fornos de microondas também podem ser usados mas devese manter uma precaução em relação ao superaquecimento Em laboratório o teor de umidade pode ser determinado pelo picnômetro A mas sa específica do agregado na condição saturada superfície seca s deve ser conhecida Dessa forma sendo B a massa do picnômetro cheio de água C a massa da amostra úmida e A a massa do picnômetro com a amostra e preenchido com água o teor de umidade do agregado é A Bs l 1 x 100 O ensaio é demorado e exige grande cuidado na execução por exemplo todo o ar deve ser retirado da amostra mas pode ser bastante preciso Esse método está descrito na BS 8121091990 No ensaio do recipiente sifonado39 é medido o volume de água deslocado por uma massa conhecida de agregado úmido o sifão torna a determinação mais precisa É necessária a calibragem preliminar para cada agregado pois os resultados dependem de sua massa específica mas uma vez feito isso o ensaio é rápido e preciso O teor de umidade também pode ser medido com a utilização de uma balança ro mana para determinação de umidade Para isso adicionase o agregado úmido a um re cipiente com uma quantidade fixa de água suspenso na extremidade de um dos braços da balança até que se obtenha o equilíbrio Nessas condições medese a quantidade de água que deve ser substituída pelo agregado úmido para a obtenção da constância de massa e do volume total Para essa condição pode ser dito que a quantidade de água deslocada é proporcional ao teor de umidade do agregado Deve ser obtida uma curva de calibração para qualquer agregado utilizado O teor de umidade pode ser determi nado com precisão de 05 Em um teste baseado no empuxo 310 o teor de umidade de um agregado de massa específica conhecida é determinado a partir da perda aparente de massa pela imer são em água O teor de umidade pode ser lido diretamente na balança se o tamanho Capítulo 3 Propriedades dos agregados 139 da amostra for ajustado segundo a massa específica do agregado de modo que uma amostra em estado saturado superfície seca tenha uma massa padronizada quando imersa O ensaio é rápido e fornece resultados com precisão de 05 A ASTM C 7006 apresenta uma versão simplificada do teste que não é muito utilizada Vários outros métodos foram desenvolvidos Por exemplo a umidade pode serre movida pela queima do agregado com álcool metílico e a perda de massa da amostra é então medida Há também métodos patenteados baseados na medida da pressão do gás formado em um recipiente fechado pela reação de carbureto de cálcio com a umida de da amostra A ASTM C 56697 2004 prescreve um método para a determinação do teor de umidade total do agregado Embora esse método não tenha alta precisão o erro gerado é menor do que o erro de amostragem É possível ver que existe uma grande variedade de ensaios disponíveis mas por mais preciso que seja o método seu resultado somente será útil se tiver sido utilizada uma amostra representativa Além disso se o teor de umidade do agregado varia entre partes adjacentes de uma pilha o ajuste das proporções da mistura tornase trabalhoso Como a variação do teor de umidade ocorre principalmente no sentido vertical da base encharcada da pilha até sua superfície seca ou praticamente seca devemse observar alguns cuidados na disposição das pilhas de agregados Armazenar em camadas horizontais dispor de pelo menos duas pilhas possibilitando que cada pilha drene a água antes do uso e não utilizar uma altura próxima de 300 mm da base são práticas úteis para minimizar a va riação do teor de umidade Como os agregados graúdos retêm uma quantidade de água muito menor do que os agregados miúdos sua variação do teor de umidade é menor e em geral gera menos dificuldades Foram desenvolvidos alguns equipamentos elétricos que fornecem leituras instan tâneas ou contínuas do teor de umidade de agregados em silos baseados na variação da resistência ou da capacitância com a alteração do teor de umidade dos agregados Em algumas centrais de concreto medidores desse tipo são utilizados em equipamentos automáticos que controlam a quantidade de água a ser adicionada à betoneira mas na prática não se obtém uma precisão maior do que 1 e é necessária calibração frequen te Medidas da constante dielétrica têm a vantagem de não serem afetadas pela presença de sais Medidores de absorção de microondas precisos e estáveis foram desenvolvi dos mas são de custo elevado Também se utilizam equipamentos que emitem nêutrons termalizados pelos átomos de hidrogênio na água Todos esses equipamentos precisam ser posicionados cuidadosamente Não restam dúvidas de que a medição contínua da umidade e o ajuste automático da quantidade de água adicionada à betoneira reduzem enormemente a variabilidade da produção de concreto quando o teor de umidade do agregado é variável No entan to a adoção generalizada de procedimentos de medição do teor de umidade a cada betonada ainda é um assunto para o futuro N de RT Tratase em essência do método do picnômetro com a diferença de que o agregado ensaiado está úmido N de RT A NBR 99392011 estabelece o método de ensaio para a determinação da umidade total de agregados graúdos enquanto a NBR 97752011 normaliza o método de ensaio para a determinação da umidade superficial de agregados graúdos por meio do frasco de Chapman 140 Propriedades do Concreto Inchamento do agregado miúdo A presença de umidade nos agregados torna necessária a correção das proporções reais da mistura A massa de água livre dos agregados deve ser diminuída da massa de água a ser adicionada à mistura e a massa de agregado úmido deve ser aumentada em mesma quantidade No caso da areia há ainda um segundo efeito da presença da umidade o inchamento Tratase do aumento no volume de uma determinada massa de areia causado pelos filmes de água que afastam as partículas de areia Apesar do inchamento em si não afetar o proporcionamento dos materiais em massa no caso do proporcionamento em volume o inchamento resulta em uma massa de areia menor ocupando o mesmo espaço da caixa de medida Por essa razão a mistura se torna deficiente em agregados miúdos e fica com brita em excesso tornandose suscetível à segregação e à apresentação de falhas após a concretagem O volume de concreto tam bém é reduzido A solução óbvia é aumentar o volume aparente de agregado miúdo para corrigir o inchamento A amplitude do inchamento depende do teor de umidade da areia e de sua finura O aumento do volume ocupado por uma areia saturada superfície seca eleva conforme o teor de umidade da areia até valores entre 5 e 8 quando o inchamento alcança valores entre 20 e 30 Com a continuidade da adição de água os filmes se fundem e a água se movimenta para os vazios entre as partículas de modo que o volume da areia diminui até quando totalmente saturada ser aproximadamente o mesmo que o volu me de areia seca para o mesmo método de preenchimento do recipiente Isso pode ser visto na Figura 36 que também mostra que areias mais finas apresentam inchamento consideravelmente maior e alcançam o valor máximo de inchamento em teores mais elevados de umidade do que as areias mais grossas Agregados miúdos obtidos por bri tagem apresentam maior inchamento do que a areia natural Areias extremamente finas contendo um maior número de partículas são conhecidas por exibirem inchamento de até 40 em teores de umidade de 10 mas em todo caso não são utilizadas para a produção de concretos de boa qualidade O aumento de volume devido à presença da água livre em agregados graúdos pode ser desprezado já que a espessura da película de umidade em comparação à dimensão da partícula é muito pequena o o o 10 e o i a u e o 20 e Cl 2 o Areia de britagem 30 o 4 8 12 16 20 24 28 Teor de umidade da areia Figura 36 Diminuição no volume real de areia devido ao inchamento para um volume apa rente de areia seca constante Capítulo 3 Propriedades dos agregados 141 Devido ao volume da areia saturada ser o mesmo da areia seca a maneira mais conveniente de determinar o inchamento é por meio da medida do decréscimo no volu me de uma determinada areia quando ela é saturada Um recipiente de volume conheci do é preenchido com areia úmida solta O excesso de areia é retirado o recipiente é par cialmente preenchido com água e então recolocase gradualmente a areia agitando e adensando para expelir todas as bolhas de ar O volume de areia no estado saturado V é então medido Sendo V11 o volume aparente inicial da areia ou seja o volume do recipiente o inchamento é dado por V V V No proporcionamento em volume o inchamento deve ser considerado pelo au mento do volume total de areia úmida a ser utilizado Então o volume V é multiplica do pelo fator l Vm V Vm V V denominado coeficiente de inchamento Um gráfico mostrando a variação do coeficiente de inchamento em relação à umidade de três areias comuns é apresentado na Figura 3 7 O coeficiente de inchamento também pode ser obtido a partir das massas unitárias da areia úmida e seca Dd e D respectivamente e do teor de umidade por unidade de volume da areia mV O coeficiente de inchamento então é Dd m D m vm Como Dd representa a relação entre a massa de areia seca 1v e o volume bruto do material V sendo os volumes de areia seca e saturada iguais w Dd V vm m wm m v D s m vm vm vm isto é os dois fatores são idênticos 14 Areia de britagem o o 13 e e 12 E C e 11 o e u 10 o 4 12 16 20 24 28 Teor de umidade da areia Figura 37 Coeficiente de inchamento de areias com diferentes teores de umidade N de RT No Brasil a determinação do inchamento do agregado miúdo é normalizada pela NBR 6467 2006 versão corrigida 22009 sendo o inchamento determinado a partir da massa uni tária do material 142 Propriedades do Concreto Substâncias deletérias nos agregados Há três categorias principais de substâncias nocivas possíveis de serem encontradas nos agregados impurezas que interferem no processo de hidratação do cimento películas que impedem o desenvolvimento de uma boa aderência entre o agregado e a pasta de cimento hidratada e algumas partículas específicas que são fracas ou instáveis O agre gado como um todo ou parte dele também pode ser nocivo devido ao desenvolvimen to de reações quimicas entre ele e a pasta de cimento Essas reações são discutidas na página 150 Impurezas orgânicas Agregados naturais podem ser suficientemente fortes e resistentes ao desgaste e mesmo assim não ser adequados para a produção de concreto caso contenham impurezas or gânicas que interfiram nas reações quimicas da hidratação A matéria orgânica encon trada no agregado consiste normalmente em produtos da decomposição de matéria vegetal principalmente ácido tânico e seus derivados e aparece na forma de húmus ou de argila orgânica Essas impurezas são mais comuns na areia do que nos agregados graúdos que são lavados facilmente Nem toda matéria orgânica é nociva Portanto é aconselhável verificar seus efeitos por meio de ensaios de resistência à compressão Entretanto de modo geral poupase tempo se for feita uma verificação prévia para determinar se a quantidade de matéria orgânica existente justifica a necessidade de ensaios adicionais Isso é feito por um pro cedimento conhecido como ensaio colorimétrico da ASTM C 4004 Nele uma quanti dade especificada de agregado e uma de solução de NaOH a 3 são colocadas em um recipiente sendo os ácidos da amostra neutralizados pela solução A mistura é agitada vigorosamente para permitir o contato íntimo necessário à reação quimica e então é deixada em repouso por 24 horas Após esse período o teor de matéria orgânica é analisado pela cor da solução quanto mais escura for maior será o teor de matéria orgânica Caso o líquido acima da amostra não seja mais escuro do que a cor amarela padronizada pela ASTM considerase que a amostra contém um teor inofensivo de impurezas orgânicas Caso a cor observada seja mais escura do que o amarelo padrão ou seja se a solução apresentar cor marrom ou castanha o agregado possui um alto teor de impu rezas orgânicas Entretanto isso não significa necessariamente que o agregado não é adequado para o uso em concreto A matéria orgânica presente pode não ser prejudicial ao concreto ou a coloração observada pode ser decorrente de minerais que contêm ferro Em razão disso outras verificações são necessárias a ASTM C 8705 recomenda a realização de ensaios de resistência em duas argamassas sendo uma produzida com o agregado suspeito e a outra com a mesma areia só que lavada O ensaio colorimétrico não consta mais nas normas britânicas Em alguns países a quantidade de matéria orgânica é determinada pela perda de massa de uma amostra tratada com peróxido de hidrogênio água oxigenada É interessante destacar que em alguns casos os efeitos da matéria orgânica podem ser somente temporários Em um estudo 311 observouse que o concreto produzido com areia contaminada por matéria orgânica tinha em 24 horas resistência equivalente a 53 da resistência de um concreto similar produzido com areia isenta de matéria orgâ Capítulo 3 Propriedades dos agregados 143 nica Aos três dias essa relação aumentou para 82 passando para 92 aos sete dias e igualando a resistência aos 28 dias Argila e outros materiais finos A argila pode estar presente nos agregados na forma de uma película superficial que interfere na aderência entre o agregado e a pasta de cimento Como uma boa aderência é essencial para garantir resistência e durabilidade satisfatórias a presença da argila é um tema importante Há dois tipos de materiais finos que podem estar presentes no agregado o silte e o pó de britagem O silte é o material com dimensões entre 2 e 60 µm resultado da ação do intemperismo podendo ser encontrado em agregados obtidos de depósitos naturais O pó de britagem é o material fino formado durante o processo de cominuição da rocha em pedra britada ou com menor frequência de pedregulho em agregado miúdo brita do Em uma indústria britadora bem equipada o pó deve ser removido por lavagem Outros materiais moles ou levemente aderidos também podem ser removidos durante o processamento do agregado Películas com forte aderência não podem ser removidas mas desde que sejam quimicamente estáveis e não causem efeitos deletérios não há problemas na utilização de agregados com esses materiais embora a retração possa au mentar Por outro lado agregados com películas quimicamente reativas mesmo sendo fisicamente estáveis podem originar sérios problemas O silte e o pó fino podem formar filmes semelhantes aos da argila ou estar pre sentes na forma de partículas soltas não aderentes aos agregados graúdos Mesmo na última forma o silte e o pó não devem ser excessivos pois devido à sua finura e à con sequente elevada área superficial eles aumentam a demanda de água para a molhagem de todas as partículas da mistura Tendo em vista o apresentado é necessário controlar o teor desses materiais nos agregados Como não existe um ensaio para a determinação separadamente do teor de argila ele não é prescrito nas normas britânicas Entretanto a BS 8821992 cancelada em 2004 e substituída pela BS EN 126202002 e pela PD 668212009 estabelece um limite máximo para a quantidade de material passante na peneira de 75 µm Em agregado graúdo 2 admitindose até 4 quando constituído totalmente de pedra britada Em agregado miúdo 4 admitindose até 16 quando constituído totalmente de areia de britagem Em agregado total 11 Para pisos sujeitos a uso intenso o limite é 9 A ASTM 3308 também estabelece exi gências em função da granulometria A norma europeia BS EN 126202002 determina que o teor de finos deve ser declarado N de RT O método colorimétrico é normalizado no Brasil pela NBR NM 492001 versão corrigida 2001 A verificação da qualidade de um agregado miúdo suspeito sob o ponto de vista de impurezas orgânicas é normalizada pela NBR 72212012 A verificação se dá segundo o pro cedimento descrito 144 Propriedades do Concreto Na norma BS o teor de torrões de argila e partículas friáveis é especificado sepa radamente sendo de 3 em agregados miúdos e de 2 a 10 em agregados graúdos dependendo do uso do concreto Deve ser mencionado que diferentes métodos de ensaio são prescritos pelas dife rentes normas portanto os resultados não são diretamente comparáveis O teor de argila silte e pó fino do agregado miúdo pode ser determinado pelo método de sedimentação descrito na BS 81210321989 2000 Nele a amostra é colocada em uma solução de hexametafosfato de sódio em um frasco Esse frasco é tampado e girado com seu eixo no sentido horizontal por aproximadamente 15 minutos a uma velocidade de cer ca de 80 rotações por minuto Os sólidos finos se dispersam e a quantidade de material em suspensão é medida com uma pipeta Um cálculo simples fornece a porcentagem de argila silte e pó no agregado miúdo sendo o limite de separação igual a 20 µm Um método similar com as modificações necessárias pode ser utilizado para agregados graúdos que contêm muito material fino mas o peneiramento com la vagem do agregado na peneira de 75 µm é mais simples conforme estabelecem a BS 81210311985 2000 e a ASTM C 11704 Esse processo de peneiramento é utilizado porque o pó ou a argila aderida às partículas maiores não se separam pelo peneira mento convencional No peneiramento com lavagem o agregado é colocado na água e agitado vigorosamente de forma que o material mais fino fique em suspensão e que por decantação e peneiramento todo o material menor do que 75 µm possa ser remo vido Para proteger a peneira de 75 µm contra danos causados pelas partículas maiores colocase uma peneira de 118 mm sobre ela durante a decantação Para areias naturais e de britagem há também um ensaio de campo fácil e rápido que utiliza pouco equipamento de laboratório Nesse ensaio não normalizado coloca se 50 ml de uma solução de aproximadamente 1 de sal comum em água em uma proveta de 250 ml A areia como recebida é adicionada à proveta até o nível de 100 ml completandose com a solução até que o volume total da mistura seja de 150 ml A proveta é fechada com uma das mãos agitada energicamente e virada várias vezes sendo em seguida deixada em repouso por três horas O silte disperso pela agitação se acomoda na forma de uma camada acima da areia e sua altura pode ser expressa como uma porcentagem da altura da areia abaixo Deve ser lembrado que essa é uma relação volumétrica que não pode ser facilmen te convertida para uma relação em massa devido ao fator de conversão depender da finura do material Sugerese que para a areia natural a relação em massa seja obtida pela multiplicação da relação volumétrica por 14valor que para a areia de britagem é de 12 Para alguns agregados porém podem ser esperadas variações maiores Essas conversões não são confiáveis de modo que quando o teor volumétrico exceder 8 devem ser realizados os ensaios mais precisos descritos anteriormente N de RT A determinação do teor de torrões de argila e materiais friáveis é normalizada pela NBR 72182010 enquanto a NBR NM 462003 estabelece os procedimentos para a determinação do teor de material fino passante na peneira de 75 µm por lavagem Os teores desses materiais estão estabele cidos pela NBR 72112009 e são torrões de argila e materiais friáveis 3 para agregados miúdos e 1 2 e 3 para agregados graúdos utilizados respectivamente em concretos aparente sujeito a desgaste superficial e demais concretos Os teores de material fino pulverulento para agregados miúdos são de 3 e 5 respectivamente para concreto submetido a desgaste superficial e para concreto protegido do desgaste superficial Para agregados graúdos o teor é de 1 Para agregado total o valor é de 65 Capítulo 3 Propriedades dos agregados 145 Contaminação por sais As areias extraídas da orla marinha ou dragadas do mar ou do estuário de um rio bem como a areia de deserto contêm sal e devem ser beneficiadas No Reino Unido cerca de 20 da areia natural é dragada do mar com bombas submersíveis que possibilitam a extração em profundidades de até 50 m O processo mais comum é a lavagem da areia em água doce mas devese tomar cuidado especial com depósitos situados logo acima da linha de maré alta pois eles podem ter um teor de sal elevado chegando algumas vezes a mais de 6 da massa de areia Em geral a areia do leito do mar mesmo lavada em água do mar não contém quantidades nocivas de sal Devido ao risco de corrosão induzida por cloretos das armaduras a BS 8110 1 1997 Uso estrutural do concreto especifica um limite total máximo de íons cloreto na mistura sendo considerados os cloretos de todos os componentes Em relação ao agregado a BS 8821992 apresenta uma orientação sobre o teor máximo tolerável de íons cloreto embora o teor total na mistura deva ser verificado A BS 8821992 cance lada limita o teor de íons cloreto em massa expresso como uma porcentagem da massa total do agregado conforme segue Para concreto pro tendido 001 Para concreto armado com cimento resistente a sulfatos 003 Para outros tipos de concreto armado 005 O método da BS 8121171988 2000 determina o teor de cloretos solúveis em água mas pode não ser adequado quando o agregado é poroso e os cloretos podem estar no interior das partículas dos agregados 338 Além do risco de corrosão das armaduras o sal caso não removido irá absorver umidade do ar e causar eflorescências que são depósitos brancos esteticamente desa gradáveis na superficie do concreto ver página 535 O agregado graúdo dragado do mar pode conter grande quantidade de conchas Isso em geral não tem efeito negativo na resistência mas a trabalhabilidade do con creto produzido com agregados que possuem grande quantidade desse material é le vemente diminuída 344 O teor de partículas de conchas maiores do que 5 mm pode ser determinado por catação manual utilizando o método da BS 8121061985 substituída pela BS EN 93371998 A norma britânica BS 8821992 cancelada limita o teor de conchas no agregado graúdo a 20 quando a dimensão máxima for de 10 mm e a 8 quando for maior Apesar disso agregados com teor de conchas muito elevado têm sido utilizados com sucesso em algumas ilhas do Pacífico Em agregados miúdos não é estabelecido um limite para o teor de conchas A norma vigente é a BS EN 126202002 Partículas instáveis Os ensaios em agregados revelam que a maioria dos componentes das partículas é ade quada mas que alguns deles são instáveis e que portanto a quantidade dessas partícu las deve ser limitada N de RT A NBR 72112009 estabelece os teores máximos de cloretos e sulfatos para os agrega dos miúdos e graúdos sendo 02 para concreto simples 01 para concreto armado e 001 para concreto protendido A determinação de sais cloretos e sulfatos solúveis é feita pela NBR 9917 2009 146 Propriedades do Concreto Existem dois tipos principais de partículas instáveis aquelas que não mantêm sua integridade e as que desagregam no congelamento ou mesmo quando expostas à água As propriedades de expansão são características de certos grupos de rochas e serão discutidas em relação à durabilidade geral dos agregados principalmente na próxima seção Nesta seção serão tratadas somente as impurezas não duráveis Folhelhos e outras partículas de baixa massa específica são considerados instáveis assim como incrustações moles por exemplo torrões de argila madeira e carvão pois resultam em cavidades e escamação Essas partículas quando presentes em grandes quantidades acima de um valor de 2 a 5 da massa do agregado podem afetar ne gativamente a resistência do concreto e certamente não devem existir em concretos expostos à abrasão O carvão além de ser uma inclusão mole é indesejável por outras razões Ele pode sofrer expansão causar desagregação do concreto e se presente em grande quantidade na forma de partículas finas afetar o processo de hidratação da pasta de cimento Ape sar disso partículas duras esparsas não totalizando mais do que 025 da massa do agregado não prejudicam a resistência do concreto A presença de carvão e de outros materiais de baixa massa específica pode ser determinada por flotação em um líquido de massa específica adequada por exemplo pelo método da ASTM C 12304 Caso o risco de formação de cavidades ou de esca mação não seja importante ou seja caso a resistência seja o aspecto principal deve ser feita uma mistura experimental A mica deve ser evitada pois na presença de agentes quimicos ativos produzidos durante a hidratação do cimento pode ocorrer alteração da mica para outras formas Além disso a mica livre presente em agregados miúdos mesmo em pequenos percen tuais em relação à massa do agregado afeta negativamente a demanda de água e a resistência do concreto345 Fookes Revie369 observaram que um teor de 5 em massa de mica na areia causou uma redução aproximada de 15 na resistência aos 28 dias do concreto produzido com essa areia mesmo com a relação águacimento mantida constante A razão para isso é a provável má aderência entre a pasta de cimento e a su perficie das partículas de mica Aparentemente a mica muscovita é mais lanosa do que a biotita358 Esses fatores devem ser lembrados quando materiais como areia caulinítica forem utilizados em concreto Caso a areia contenha mica é provável que ela esteja concentrada entre as partícu las mais finas e não existe qualquer método normalizado para a determinação do teor de mica presente na areia ou mesmo um ensaio para determinar o efeito da mica nas propriedades do concreto Gaynor Meininger363 recomendam uma contagem micros cópica das partículas de mica entre os grãos de areia de dimensões entre 300 e 150 µm e se o resultado for menor do que 15 provavelmente as propriedades do concreto não serão significativamente afetadas Deve ser ressaltado que o teor de mica em partículas maiores deve ser muito menor O sulfato de cálcio e outros sulfatos não devem existir e seu teor nos agregados pode ser determinado pela BS 8121181998 Outras exigências em relação ao teor de sulfatos são dadas na PD 668212009 Sua existência em agregados do Oriente Médio gera dificuldades mas o teor da até 5 de S03 em relação à massa de cimento incluin do o S03 do cimento é em geral aceito nessa região 359 Formas hidrossolúveis como o sulfato de magnésio e o de sódio são especialmente perigosas Problemas advindos da Capítulo 3 Propriedades dos agregados 147 presença de vários sais nos agregados obtidos de regiões áridas como o Oriente Médio são relatados por Fookes Collins356357 A pirita e a marcassita representam as inclusões expansivas mais comuns Esses sulfe tos reagem com a água e o oxigênio do ar formando um sulfato ferroso que se decompõe para formar um hidróxido enquanto os íons sulfato reagem com o aluminato de cálcio no cimento Também pode haver a formação de ácido sulfúrico que pode atacar a pasta de cimento hidratada376 Há a possibilidade de ocorrer o manchamento superficial do con creto e a desagregação da pasta de cimento surgimento de pipocamentos fpopouts ou vesículas especialmente em condições quentes e úmidas A formação das vesículas pode demorar vários anos até que água e oxigênio estejam presentes 3 76 O problema estético das vesículas pode ser minimizado pelo uso de agregados de menor dimensão máxima Nem todas as formas de pirita são reativas e como a decomposição das piritas ocorre somente em água de cal é possível verificar um agregado suspeito de reatividade pela sua imersão em uma solução saturada em caI312 Caso o agregado seja reativo surgirá em poucos minutos um precipitado gelatinoso de sulfato de ferro de coloração azulesverdeada Esse material exposto ao ar se altera para um hidróxido férrico mar rom A ausência dessa reação indica que não há risco de manchamento A falta de rea tividade foi associada312 à presença de cátions metálicos entretanto quando estes não estão presentes a pirita é reativa Em geral as partículas de pirita que provavelmente causam problemas têm dimensões entre 5 e 10 mm As quantidades admissíveis de partículas instáveis estabelecidas pela ASTM C 33 08 estão resumidas na Tabela 312 A maioria das impurezas discutidas nesta seção é verificada em jazidas de agrega dos naturais e é encontrada com menos frequência em agregados britados Entretanto alguns agregados processados como resíduos de mineração podem conter substâncias nocivas Pequenas quantidades de chumbo solúvel em água de cal p ex O 1 de PbO em massa de agregado causam grande retardo de pega e reduzem a resistência inicial do concreto apesar de a resistência final não ser afetada346 Tabela 312 Teores admissíveis de partículas instáveis prescritos pela ASTM C 3308 Teor máximo em relação à massa Tipo de partícula Partículas friáveis e torrões de argila Carvão Chert de fácil desagregação Incluindo chert t Dependendo da importância da aparência i Dependendo da exposição Em agregados miúdos 30 0510t Em agregados graúdos 30100 o510H 30soi N de RT Os teores máximos de substâncias nocivas são estabelecidos pela NBR 72112009 Não há norma brasileira para a determinação do teor de materiais carbonosos sendo adotado o procedimento especificado pela ASTM C 12304 148 Propriedades do Concreto Estabilidade de volume do agregado Essa é a expressão utilizada para descrever a capacidade do agregado de resistir a ex cessivas variações no volume em razão de alterações nas condições tisicas A falta de estabilidade portanto é distinta da expansão causada por reações químicas entre os agregados e os álcalis do cimento As causas tisicas das grandes ou permanentes alterações de volume do agregado são ciclos do gelo e degelo variações térmicas a temperaturas acíma do ponto de con gelamento e ciclos de molhagem e secagem Dizse que um agregado é instável quando as mudanças de volume causadas pelas razões citadas geram a deterioração do concreto Esta pode variar de uma escamação localizada com pipocamentos a uma fissuração superficial generalizada e desagregação até uma profundidade considerável variando então de danos apenas estéticos a com prometimentos estruturais importantes A instabilidade aparece em flints e cherts porosos especialmente em agregados leves com estrutura de poros de textura fina em alguns folhelhos em calcários com argila expansiva lamelar e em outras partículas que contêm minerais argilosos parti cularmente dos grupos da montmorillonita ou da ilita Por exemplo encontrouse um dolerito alterado que apresentava alterações de dímensões de até 600 x 106 em ciclos de molhagem e secagem e um concreto produzido com esse agregado poderá apresentar situações de falha nessas condições e certamente o fará nas situações de gelo e degelo Da mesma forma a desagregação do chert poroso decorre do congelamento377 Um ensaio britânico para a verificação da estabilidade do agregado é prescrito pela BS 8121211989 2000 É a medida da proporção de agregados rompidos em conse quência de cinco ciclos alternados de imersão em uma solução saturada de sulfato de magnésio e secagem em estufa A amostra original contém partículas com dímensões en tre 100 e 140 mm e a massa de partículas que se mantêm maiores do que 100 mm é ex pressa como uma porcentagem da massa original sendo denominada índice de sanidade O ensaio americano para a estabilidade do agregado é prescrito pela ASTM C 88 05 Uma amostra de agregado com determinada granulometria é submetida alternada mente à ímersão em uma solução saturada de sulfato de sódio ou de magnésio esta últi ma sendo mais agressiva e à secagem em estufa A formação de cristais de sal nos poros do agregado tende a desagregar as partículas provavelmente da mesma maneira que a ação do gelo A díminuição das dímensões das partículas verificada por peneiramento após um dado número de ciclos de exposição indica o grau de instabilidade O ensaio tem caráter qualitativo na predição do comportamento do agregado em condições reais de campo e não pode ser utilizado como base para aceitação ou rejeição de um agrega do desconhecido Especificamente não existe um motivo claro pelo qual a verificação da instabilidade realizada segundo essa norma seria uma avaliação do desempenho de um dado agregado em concretos sujeitos a ciclos de gelo e degelo Outros ensaios consistem em submeter os agregados a ciclos alternados de gelo e degelo e algumas vezes esse tratamento é aplicado à argamassa ou ao concreto pro duzido com o agregado suspeito Infelizmente nenhum dos ensaios dá uma indicação clara do comportamento dos agregados em condições reais de umidade e de variação de temperatura acíma do ponto de congelamento N de RT Também conhecida no Brasil como sanidade Capítulo 3 Propriedades dos agregados 149 Da mesma forma não existem ensaios que possam prever satisfatoriamente a du rabilidade do agregado em concreto sujeito a gelo e degelo A principal razão para isso é que o comportamento do agregado é afetado pela presença da pasta de cimento hidratada envolvente de forma que somente a verificação em condição de serviço pode indicar satisfatoriamente a durabilidade do agregado Apesar disso certos agregados são conhecidos por serem suscetíveis a danos por con gelamento e são esses que devem constituir o foco da atenção São eles cherts porosos folhelhos alguns calcários em particular os lamelares e alguns arenitos Uma caracte rística comum dessas rochas de mau desempenho é a elevada absorção ver Figura 38337 mas deve ser ressaltado que várias rochas duráveis também possuem elevada absorção Para que o dano por congelamento ocorra devem existir condições críticas do teor de água e da falta de drenagem Estas são regidas entre outras características pela di mensão pela forma e pela continuidade dos poros dos agregados pois elas controlam a velocidade e o teor de absorção bem como a velocidade com que a água pode sair da partícula do agregado De fato essas características dos poros são mais importantes do que simplesmente seu volume total indicado pelo valor da absorção Foi constatado que poros inferiores a 4 e 5 µm são críticos pois embora sejam sufi cientemente grandes para permitir a entrada de água não o são para permitir sua fácil dre nagem sob a pressão do gelo Essa pressão em um espaço totalmente confinado a 20 ºC pode chegar a 200 MPa Portanto se a ruptura das partículas do agregado e a desagre gação da pasta de cimento circundante devem ser evitadas o fluxo de água em direção aos poros vazios no interior da partícula do agregado ou na pasta que a envolve deve ser possível antes que a pressão hidráulica atinja um valor elevado que cause a desagregação Esse argumento ilustra a afirmativa anterior de que a durabilidade do agregado não pode ser totalmente determinada exceto quando ele está imerso na pasta de cimen to hidratada pois embora a partícula possa ser suficientemente resistente para supor tar a pressão do gelo a expansão pode causar a desagregação da argamassa envolvente Foi dito que a dimensão dos poros é um fator importante para a durabilidade do agregado Na maior parte deles existem poros de diferentes dimensões ou seja há uma distribuição de dimensões Um meio de expressar essa distribuição quantitativamente foi desenvolvido por Brunauer Emmett Teller313 A superficie específica do agregado é determinada a partir da quantidade de gás adsorvida necessária para a formação de uma ºiil 100 80 s e 60 o E 40 E Oll 20 º o 005 0510 1015 1520 2025 Acima de 25 Absorção Figura 38 Distribuição de amostras de agregados estáveis e instáveis segundo a absorção37 150 Propriedades do Concreto película com espessura de uma molécula sobre toda a superficie interna dos poros dos agregados O volume total de poros é medido pela absorção e a relação entre o volume de poros e sua superficie representa o raio hidráulico dos poros Esse valor comum em problemas de vazão em hidráulica indica a pressão necessária para produzir a vazão Reação álcalisílica Na segunda metade do século XX observouse um crescente número de reações quí micas deletérias entre o agregado e a pasta de cimento hidratada envolvente A reação mais comum é a que ocorre entre constituintes de sílica ativa do agregado e os álcalis do cimento e as formas de sílica reativa são a opala amorfa a calcedônia cripto cristalino fibrosa e a tridimita cristalina Esses materiais reativos ocorrem em cherts opalinos ou calcedônicos calcários silicosos riolitos e tufos riolíticos dacitos e tufos dacíticos andesitos e tufos andesíticos e filitos329 A reação inicia com o ataque aos materiais silicosos dos agregados pelos hidróxi dos alcalinos da água dos poros derivados dos álcalis Na20 e K20 no cimento Como resultado formase nos planos de clivagem ou nos poros dos agregados onde a sílica reativa está presente ou na superficie das partículas um gel álcalisilicato Na última situação é produzida uma alteração da superficie e a aderência entre o agregado e a pasta de cimento circundante é destruída O gel tem características de expansão infinita pois absorve água com uma ten dência ao acréscimo de volume Devido ao gel estar confinado pela pasta de cimento hidratada surgem pressões internas que podem eventualmente causar expansão fis suração e desagregação da pasta de cimento hidratada Desse modo a expansão apa rentemente devese à pressão hidráulica gerada por meio da osmose mas também pode ser causada pela pressão do aumento de volume dos produtos da reação álcalisílica ainda sólidos330 Por essa razão acreditase que o aumento de volume das partículas duras dos agregados seja o mais danoso ao concreto Posteriormente parte do gel rela tivamente mole é lixiviada pela água e depositada nas fissuras formadas pela expansão dos agregados A dimensão das partículas silicosas afeta a velocidade das reações com partículas finas 20 a 30 µm gerando expansão em um período de um a dois meses enquanto para dimensões maiores as reações somente ocorrem após vários anos 360 Estudos sobre os mecanismos das reações álcalisílica foram apresentados por Dia mond366 e por Helmuth378 Acreditase que o gel se forme somente na presença de íons ea373 Isso é fundamental quando se trata da prevenção das reações expansivas pela in clusão de pozolanas que removem o CaOHi nas misturas ver página 542 O progresso das reações é complexo porém é importante saber que não é a presença do gel de álcali sílica em si que leva à fissuração do concreto mas a resposta fisicoquímica às reações366 A reação álcalisílica ocorre apenas na presença de água A umidade relativa mí nima no interior do concreto para ocorrer a reação é de 85 a 20 c379 e quando a temperatura é mais elevada a reação pode acontecer com umidade um pouco mais baixa379 Em geral uma temperatura mais elevada acelera o progresso da reação álcali sílica mas não aumenta a expansão total causada por ela379 O efeito da temperatura N de RT As normas brasileiras avaliam o comportamento dos agregados pela ciclagem São estabelecidos três processos ciclagem natural ciclagem artificial e ciclagem acelerada normaliza dos respectivamente pelas NBR 126951992 NBR 126961992 e NBR 126971992 Capítulo 3 Propriedades dos agregados 151 pode ser decorrente do fato de que seu aumento diminui a solubilidade do CaOHi e eleva a da sílica O efeito acelerador da temperatura é aproveitado nos ensaios para a verificação da reatividade do agregado Como a água é essencial para a continuidade da reação álcalisílica a secagem do concreto e a prevenção de futuro contato com a água constituem um meio efetivo para interromper a reação Na realidade esse é o único modo Por outro lado molhagem e se cagem alternadas agravam a migração dos íons alcalinos que se movem da parte úmida para a parte mais seca do concreto Um gradiente de umidade tem efeito semelhante380 A reação álcalisílica é muito lenta e suas consequências se manifestam somente após vários anos As razões disso são complexas e os mecanismos envolvidos relacio nados à concentração local dos vários íons ainda são debatidos 366 Apesar de ser possível prever a ocorrência da reação álcaliagregado com determi nados materiais geralmente não é possível estimar os efeitos deletérios a partir da deter minação das quantidades isoladas do material reativo Por exemplo a real reatividade do agregado é afetada por sua dimensão e sua porosidade que influenciam a área onde a reação pode ocorrer Quando os álcalis são somente advindos do cimento sua concen tração na superficie reativa do agregado será ditada pelo tamanho de sua área superfi cial Dentro de certos limites a expansão do concreto produzido com um determinado agregado reativo será maior quanto maior for o teor de álcalis do cimento e para um determinado teor de álcalis no cimento a expansão será maior quanto mais fino for o cimento332 Constituintes vítreos de mesma finura que o cimento não são prejudiciais mas agem como uma pozolana Entre outros fatores que influenciam o progresso da reação álcaliagregado está a permeabilidade da pasta de cimento hidratada devido ao controle que ela exerce sobre a movimentação de água e de vários íons bem como do gel de sílica Pode ser concluído que vários fatores fisicos e quimicos tornam o problema da reação álcaliagregado al tamente complexo Em especial a constituição do gel pode se alterar pela absorção e assim exercer uma considerável pressão enquanto em outros momentos pode ocorrer a difusão do gel para fora de regiões confinadas332 Conforme a hidratação do cimento evolui grande parte dos álcalis vai se concentrando na fase aquosa e como consequên cia o pH aumenta e todos os minerais de sílica se tornam solúveis361 Ensaios para a verificação da reatividade do agregado A discussão anterior explica a razão pela qual apesar de se saber que determinados tipos de agregados tendem a ser reativos sendo que sua presença pode ser estabelecida pela ASTM C 29508 não existe um modo simples de determinar se um agregado irá causar expansão excessiva devido à reação com os álcalis do cimento Dados de utili zações anteriores em geral devem ser considerados mas somente 05 dos agregados reativos podem causar danos 361 Caso não existam registros anteriores é possível deter minar apenas a reatividade potencial do agregado mas não provar que ocorrerá uma reação deletéria A ASTM C 28907 prescreve um ensaio quimico rápido determinase a redução da alcalinidade de uma solução normal de NaOH quando colocada em con tato com o agregado pulverizado a 80 ºC e medese a quantidade de sílica dissolvida A interpretação dos resultados em muitos casos não é clara mas em geral uma reação potencialmente deletéria é indicada quando os resultados do ensaio dispostos em gráfi co encontramse à direita da linhalimite da Figura 39 reproduzida da ASTM C 289 152 Propriedades do Concreto 700 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Agregados causando expansão da argamassa superior a O 1 em 1 ano qua ndo é utilizado cimento com e o 138 de álca lis o Agregados causando expansão da argamassa inferior a z 600 O E o e o 500 O 1 em 1 ano sob mesmas condições Agregados para os quais não há dados de expansão da argamassa mas que são indicados como potencialmente reativos pela a nálise petrográfica DD Agregados para os quais não há dados de expansão da argamassa mas que são indicados como potencialmente inócuos pela análise petrográfica ã E Linhalimite entre agregados inócuos e deletérios O 400 o o o o õ 300 I J o O O 200 o I o e o 100 O i V m o J e l1 41 i é o 41 ae 0c5te g0c é o 1 25 50 75 10 25 50 75 100 250 500 750 1000 Sílica dissolvida do material do agregado entre 300 µm e 150 µm milimols por litro em solução normal de NaOH Figura 39 Resultados de ensaios químicos da ASTM C 28907 2500 07 mas baseada em uma publicação de Mielenz Witte3 33 Entretanto os agregados potencialmente deletérios representados por pontos situados acima da linha tracejada da Figura 39 podem ser extremamente reativos com álcalis de modo que uma expan são relativamente pequena pode ocorrer No caso desses agregados deve ser ainda verificado o quão deletéria é sua reatividade por meio de ensaios com barras de arga massa conforme descrito a seguir Esse ensaio não é útil para agregados leves368 A ASTM C 22710 prescreve o ensaio com barras de argamassa para verificar a reatividade física do agregado O agregado suspeito triturado se necessário e com granulometria especificada é utilizado para a produção de barras de cimento e areia usandose um cimento com um teor equivalente de álcalis superior a 06 preferencial mente acima de 08 As barras são armazenadas em água a 38 ºC temperatura em que a expansão é mais rápida e normalmente maior do que em temperaturas maiores ou menores 334 A reação também é acelerada pela adoção de uma relação águacimento Capítulo 3 Propriedades dos agregados 153 relativamente alta Segundo um apêndice da ASTM C 3308 o agregado em análise é considerado nocivo se apresentar expansão maior do que 010 após seis meses ou maior do que 005 após três meses caso o resultado de seis meses não seja possível O ensaio com barras de argamassa da ASTM C 22710 tem mostrado boa correla ção com a experiência de campo mas é necessário um tempo razoável antes que a ava liação do agregado possa ser feita Para agregados que contêm quartzo a duração do ensaio pode chegar a um ano381 Por outro lado conforme mencionado anteriormente os resultados do ensaio químico embora este seja rápido frequentemente não são conclusivos Da mesma forma a apreciação petrográfica embora seja uma ferramenta útil na identificação dos constituintes minerais não pode determinar se um mineral resultará em expansão deletéria Vários ensaios acelerados continuam a ser desenvolvi dos mas com frequência utilizam temperatura elevada acíma de 80 ºC o que distorce o comportamento A norma britânica que prescreve um método de expansão de um prisma de concreto é a BS 8121231999 Há uma carência de resultados de laboratório correlacionáveis com o desempenho em campo de concretos produzidos com os mesmos materiais 382 A provável causa dis so é o período excessivamente longo em serviço para que os efeitos da reação álcali agregado se manifestem então novos métodos de ensaios não podem ser rapidamente validados Um método rápido e conclusivo para a reatividade do agregado ainda está por ser desenvolvido Assím utilizar mais de um dos métodos existentes é o melhor que pode ser feito no momento A discussão sobre a reação álcaliagregado tem por objetivo despertar a consciên cia para os potenciais problemas ao usar alguns agregados As consequências da reação álcaliagregado no concreto e os meios de evitálas são discutidos na página 539 Entre tanto um aprofundamento de um assunto tão vasto não pode ser incluído neste livro É importante salientar que o risco da reação deletéria álcaliagregado deve ser levado em consideração na seleção de materiais para concreto Reação álcalicarbonato Outro tipo de reação deletéria com agregados é a que ocorre entre alguns agregados de calcário dolomítico e os álcalis do címento O volume resultado dos produtos dessa reação é menor do que o volume dos materiais originais de modo que a explicação para N de RT No Brasil a série de normas 1557712008 a 1557762008 prescreve os procedimen tos para a análise da reatividade álcaliagregado A parte 1 versão corrigida 2008 traz um guia para a avaliação da reatividade potencial com medidas preventivas em que é feita a análise de risco da possibilidade de ocorrência da reação e é apresentada a ação preventiva a ser tomada em função do tipo de estrutura ou de elemento de concreto e das condições de exposição A parte 2 determina os procedimentos de coleta e preparação e as periodicidades de ensaios de amostras A parte 3 corrigida 2008 apresenta os critérios para a análise petrográfica para a verificação da po tencialidade reativa As partes 4 versão corrigida 22009 e 6 versão corrigida 2008 estabelecem os procedimentos para a determinação da expansão respectivamente em barras de argamassa por meio de um ensaio acelerado e em prismas de concreto A parte 5 apresenta o procedimento para a determinação da mitigação da expansão em barras de argamassa por método acelerado O agregado é considerado potencialmente inócuo se no ensaio acelerado 30 dias apresentar expan são menor do que 019 No ensaio de longa duração em prismas de concreto o agregado será julgado potencialmente inócuo se após um ano a expansão for menor do que 004 154 Propriedades do Concreto essa reação deletéria deve ser buscada em um fenômeno diferente dos que estão envol vidos na reação álcalisílica383 É provável que o gel formado seja sujeito a um aumento de volume similar ao que ocorre em argilas expansivas379 Portanto sob condições úmi das se dá a expansão do concreto e comumente formamse regiões de reação de 2 mm ao redor dos agregados reativos Dentro desse raio ocorre fissuração ocasionando uma rede de fissuras e perda de aderência entre o agregado e a pasta de cimento Ensaios mostraram que ocorre a desdolomitização ou seja a alteração da dolomita CaMgC03i em CaC03 e MgOHi As reações envolvidas entretanto ainda não são bem conhecidas Em especial o papel da argila no agregado não é claro mas a reação expansiva parece estar quase sempre associada à presença de argila Além disso em agregados expan sivos os cristais de dolomita e de calcita são bastante finos 347 Uma hipótese é que a expan são se deva à umidade absorvida pela argila anteriormente seca sendo a desdolomitização necessária somente para fornecer umidade à argila confinada348 Outra possível explicação é que a argila aumenta a reatividade do agregado para que a dolomita e o silicato de cálcio hidratado produzam MgOHi gel de sílica e carbonato de cálcio com um aumento devo lume aproximado de 4362 Uma boa análise sobre o tema foi desenvolvida por Walker370 Deve ser ressaltado que somente alguns calcários dolomíticos causam expansão no concreto Nenhum ensaio simples para sua identificação foi desenvolvido e em caso de dúvida a análise da textura da rocha ou de sua expansão em hidróxido de sódio pode ser útil ASTM C 58605 Caso a expansão da amostra no ensaio da ASTM seja maior do que O 10 determinase a variação do comprimento de um concreto produzido com o agregado suspeito e mantido em ar úmido Esse ensaio é normalizado pela ASTM C 110508a que também fornece procedimentos para a interpretação dos resultados Uma distinção importante entre as reações do agregado com a sílica e com o car bonato é que na última o álcali é regenerado Essa provavelmente é a razão pela qual o uso de pozolanas incluindo a sílica ativa não é eficaz para controlar a reação álcali carbonato 384 A escória granulada de altoforno entretanto que reduz a permeabi lidade do concreto ver Capítulo 13 é razoavelmente eficaz384 Por sorte as rochas carbonáticas reativas não são muito comuns e normalmente podem ser evitadas Propriedades térmicas do agregado São três as propriedades térmicas que podem ser importantes para o desempenho do concreto o coeficiente de dilatação térmica o calor específico e a condutividade As duas últimas são de interesse para obras em concreto massa ou em situações em que seja necessário isolamento mas não para obras de concreto estrutural comum Elas se rão discutidas na seção referente às propriedades térmicas do concreto ver página 390 O coeficiente de dilatação térmica do agregado influencia o valor correspondente do concreto que contém esse agregado sendo que quanto maior for o coeficiente do agregado maior será o coeficiente do concreto Entretanto o coeficiente do concreto também depende do teor de agregados na mistura e das proporções da mistura em geral N de RT A reação álcalicarbonato não é abrangida pela série de normas NBR 155772008 citada no item anterior A NBR 1557712008 recomenda a avaliação e a prevenção dessa reação pela utilização das normas canadenses CSA A23214A e CSA A23226A A NBR 103401988 estabelece um método de ensaio para a avaliação da reatividade potencial de rochas carbonáticas com os álcalis do cimento Capítulo 3 Propriedades dos agregados 155 Existe ainda o outro lado do problema Tem sido sugerido que caso os coeficientes de dilatação térmica do agregado graúdo e da pasta de cimento hidratada sejam mui to diferentes uma grande variação na temperatura poderia gerar uma movimentação térmica diferenciada e romper a aderência entre as partículas do agregado graúdo e a pasta que as envolve Entretanto provavelmente devido ao movimento diferencia do também ser influenciado por outras forças como por exemplo a retração uma diferença grande entre os coeficientes não será necessariamente prejudicial quando a temperatura não variar além da faixa de 4 a 60 ºC Apesar disso quando os coeficientes variam mais do que 55 x 106ºC a durabilidade do concreto sujeito a ciclos de gelo e degelo pode ser prejudicada O coeficiente de dilatação térmica pode ser determinado por meio do dilatômetro concebido por Verbeck Hass314 para uso tanto em agregado miúdo quanto graúdo O coeficiente linear de dilatação térmica varia conforme o tipo de rocha matriz e a variação para as rochas mais comuns gira entre 09 x 106 e 16 x 106ºC mas a maio ria dos agregados tem valores entre 5 x 106 e 13 x 106ºC ver Tabela 313339 Esse coeficiente para a pasta de cimento Portland hidratada varia entre 11 x 106 e 16 x 106ºC mas valores de até 20 7 x 106 ºC já foram observados sendo que o valor varia com o grau de saturação Dessa forma uma diferença expressiva entre os coeficientes ocorrerá somente em agregados com expansão muito pequena como alguns granitos calcários e mármores Caso sejam esperadas temperaturas extremas as propriedades dos agregados devem ser conhecidas de forma detalhada Por exemplo o quartzo sofre uma inversão a 574 ºC e tem uma expansão súbita de 085 Isso poderia desagregar o concreto razão pela qual concretos resistentes a fogo nunca são produzidos com agregado de quartzo Análise granulométrica Essa denominação um tanto pretensiosa é dada à simples operação de classificar uma amostra de agregado em frações cada uma delas constituída por partículas de mesma dimensão Na prática cada fração contém partículas entre limites específicos as aber turas de peneiras de ensaio padronizadas As peneiras utilizadas em ensaios de agregados para concreto têm aberturas qua dradas e suas propriedades são prescritas pelas BS 4101 e 22000 e pela ASTM E 1109 Nesta última as peneiras maiores são descritas pela dimensão da abertura em Tabela 313 Coeficiente de dilatação térmica linear de diferentes tipos de rocha339 Tipo de rocha Coeficiente de dilatação térmica linear 106 por ºC Granito 18119 Diorito andesito 41103 Gabro basalto diabásio 3697 Arenito 43139 Dolomita 6786 Calcário 09122 Chert 7313l Mármore 11160 156 Propriedades do Concreto polegadas enquanto as peneiras menores do que cerca de 14 de polegada são deno minadas pelo número de aberturas por polegada linear Por exemplo a peneira Nº 100 contém 100 x 100 aberturas por polegada quadrada O modo normalizado é a designa ção das peneiras por sua abertura nominal em milimetros ou micrômetros As peneiras menores do que 4 mm normalmente são produzidas com tela de tecido metálico embora caso necessário esse material possa ser utilizado até 16 mm A tela metálica é produzida com bronze fosforoso mas em algumas peneiras maiores tam bém podem ser utilizados latão ou aço A área de peneiramento ou seja a porcen tagem da área das aberturas em relação à área total da peneira varia entre 28 e 56 sendo maior para aberturas maiores Peneiras maiores acima de 4 mm são feitas de chapa perfurada com porcentagem de área aberta entre 44 e 65 Todas as peneiras são montadas em caixilhos de forma que podem ser encaixadas umas sobre as outras Assim é possível ordenar as peneiras em ordem decrescente de tamanho e o material retido em cada peneira após o peneiramento representa a fração de agregado maior do que a peneira em questão e menor do que a peneira acima Cai xilhos com diâmetro de 200 mm são utilizados para dimensões iguais ou inferiores a 5 mm enquanto para dimensões superiores são utilizados caixilhos de 300 ou 400 mm Deve ser lembrado que 5 mm ou 4 mm é o divisor entre agregados miúdos e graúdos As peneiras utilizadas em ensaios de agregados para concreto consistem em uma série em que a área das aberturas de uma peneira é aproximadamente metade da aber tura da próxima peneira superior A série de peneiras do ensaio da norma britânica é designada em unidades imperiais sendo constituída pelas seguintes peneiras 3 1 112 34 38 e 316 polegadas e Nº7 14 25 52 100 e 200 Os resultados de ensaios nessas peneiras ainda são utilizados A Tabela 314 apresenta as dimensões tradicionais das peneiras segundo sua descrição pela abertura em milimetros ou micrômetros e também as antigas designações das normas britânica BS e americana ASTM com as abertu ras aproximadas em polegadas Para a identificação de agregados com dimensões muito maiores ou menores na amostra e em especial para trabalhos de pesquisa em granulometria de agregados são necessárias peneiras adicionais A sequência completa de peneiras é baseada teoricamente na relação de 42 para as aberturas de duas peneiras consecutivas sendo 1 mm a base Contudo tanto as peneiras da BS 41O1986 quanto as da ASTM E 1109 foram padro nizadas de acordo com a série de peneiras R403 da International Organization for Stan dardization ISO Nenhuma dessas dimensões forma uma série verdadeiramente geomé trica pois seguem números preferenciais A norma britânica BS 41012000 também utiliza algumas dimensões da série R20 da ISO ISO 5651990 Essa série abrange ava N de RT No Brasil aNBR NM ISO 331012010 normaliza as peneiras de ensaio com tela de tecido metálico A designação das peneiras é feita pela abertura nominal em milímetros para as peneiras iguais ou maiores do que 1 mm e em micrômetros para as de dimensões inferiores a 1 mm São listadas peneiras entre 20 µm e 125 mm N de RT Denominada porcentagem de área aberta na NBR NM ISO 23951997 que apresen ta terminologia para peneiras de ensaio N de RT A NBR 72112009 define agregado miúdo como o material cujos grãos passam na peneira com abertura de malha de 475 mm Agregado graúdo é definido como o material cujos grãos passam na peneira com abertura de malha de 75 mm e ficam retidos na peneira de 4 75 mm Capítulo 3 Propriedades dos agregados 157 Tabela314 Dimensões tradicionais das peneiras segundo aASTM e a BS Designação anterior Abertura Equivalente imperial da peneira mais próxima mmouµm aproximada pol BS ASTM 125mm 5 5 pol 106mm 424 4 pol 424 pol 90mm 35 3Yi pol 3Y pol 75mm 3 3 pol 3 pol 63mm 25 2Yi pol 2Y pol 53mm 212 2pol 212 pol 45mm 175 1 Y pol 1 Y pol 375mm 150 1 Y pol 1 Y pol 315mm 125 1 Y pol 1 Y pol 265mm 106 1 pol 106 pol 224mm 0875 Ys pol Ys pol 190mm 0750 y pol y pol 160mm 0625 Is pol Is pol 132mm 0530 y pol 0530 pol ll2mm 0438 1Í6 pol 95mm 0375 Ys pol Ys pol 80mm 0312 Y6 pol Y6 pol 67mm 0265 y pol 0265 pol 56mm 0223 Nº 3Yi 475mm 0187 Yi6 pol Nº4 400mm 0157 Nº5 335mm 0132 Nº 5 Nº6 280mm 0111 Nº6 Nº7 236mm 00937 Nº7 Nº8 200mm 00787 Nº8 Nº 10 l70mm 00661 Nº 10 Nº 12 l40mm 00555 Nº 12 Nº 14 l18mm 00469 Nº 14 Nº 16 lOOmm 00394 Nº 16 Nº 18 850µm 00331 Nº 18 Nº20 710µm 00278 Nº22 Nº25 600µm 00234 Nº25 Nº30 500µm 00197 Nº30 Nº35 425µm 00165 Nº36 Nº40 355µm 00139 Nº44 Nº45 300µm 00117 Nº52 Nº50 250µm 00098 Nº60 Nº60 212µm 00083 Nº72 Nº70 180µm 00070 Nº85 Nº80 150µm 00059 Nº 100 Nº 100 125µm 00049 Nº 120 Nº 120 106µm 00041 Nº 150 Nº 140 90µm 00035 Nº 170 Nº 170 75µm 00029 Nº200 Nº200 63µm 00025 Nº240 Nº230 53µm 00021 Nº300 Nº270 45µm 00017 Nº350 Nº325 38µm 00015 Nº400 32µm 00012 Nº450 158 Propriedades do Concreto riação de peneiras entre 125 mm e 63 µm em incrementas aproximados da razão de 12 e tem por base a dimensão de 1 mm Existe ainda a norma europeia BS EN 9332 1996 que utiliza as mesmas dimensões da ISO 62741982 As diversas peneiras normalizadas são mostradas na Tabela 315 Para fins de análise granulométrica geralmente são utilizadas as peneiras 750 500 375 200 100 500 236e118 mm e 600 300e150 µm Pode ser deduzido que em discussões sobre granulometria de agregados devese decidir entre duas séries de peneiras Neste livro os resultados obtidos com as peneiras da série imperial serão apresentados pelo exato equivalente métrico mas as curvas gra nulométricas para dosagem de concreto ver Capítulo 14 sempre que possível serão baseadas na ASTM vigente ou em peneiras em sistema métrico da BS Antes da realização da análise granulométrica a amostra de agregado deve ser seca ao ar para evitar que torrões de partículas finas sejam classificados como partículas graú das e também para prevenir o fechamento das peneiras mais finas As massas mínimas das amostras reduzidas conforme recomendação da BS 81210311985 2000 são dadas na Tabela 316 A Tabela 317 mostra a massa máxima de material que cada peneira pode suportar Caso a massa em uma peneira seja excedida o material que realmente for menor do que essa peneira deve ser incluído na porção retida O material da peneira em questão deve então ser dividido em duas partes e cada uma deve ser peneirada separadamente O peneiramento pode ser realizado manualmente cada peneira sendo agitada até que o valor passante seja mínimo O movimento deve ser feito para frente e para trás do lado esquerdo para o direito e nos sentidos horário e antihorário de modo que cada partícula tenha uma chance de passar pela peneira Na maioria dos laboratórios existem agitado res mecânicos normalmente com um temporizador acoplado para que seja garantida a uniformidade da operação de peneiramento Não obstante devem ser tomadas precauções para garantir que nenhuma peneira seja sobrecarregada ver Tabela 317 A quantidade de material menor do que 75 µm pode ser determinada com maior precisão pelo peneira mento com lavagem segundo a BS 81210311985 2000 ou a ASTM C 11704 Os resultados da análise granulométrica são mais bem apresentados na forma de ta belas conforme mostra a Tabela 318 A segunda coluna exibe a massa retida em cada peneira expressa como uma porcentagem da massa total da amostra conforme indicado na terceira coluna Agora analisando no sentido ascendente desde a menor dimensão pode ser calculada a porcentagem acumulada com aproximação de 1 passante em cada peneira quarta coluna que é utilizada para a elaboração das curvas granulométricas Curvas granulométricas Os resultados de uma análise granulométrica podem ser mais facilmente compreen didos quando representados graficamente Por essa razão são amplamente utilizadas N de RT No Brasil o ensaio de granulometria é normalizado pela NBR NM 2482003 e utili za duas séries de peneiras a série normal e a série intermediária A série normal é constituída pelas peneiras de 150 300 e 600 µme de 118 236 475 95 19 375 e 75 mm A série intermediária é constituída pelas peneiras com dimensões em mm de 63 125 25 315 50 e 63 N de RT No Brasil a determinação da composição granulométrica de agregados é prescrita pela NBR NM 2482003 Esse ensaio entretanto diferentemente do apresentado calcula a por centagem retida em cada peneira com precisão de O 1 e a porcentagem retida acumulada com precisão de 1 Esta última é apresentada na quinta coluna da Tabela 318 Capítulo 3 Propriedades dos agregados 159 Tabela315 Dimensões das peneiras para agregados segundo diversas normas mmouµm BS4101986 BS 81210311985 2000 BS EN 93321996 ASTM E 1187 2009t 1250 125 100 900 750 750 630 630 630 500 500 450 375 375 315 315 280 250 224 200 190 160 160 140 125 112 100 95 800 800 630 630 560 500 475 400 400 335 280 236 236 200 200 170 140 118 118 100 100 850 710 600 600 500 500 425 355 300 300 250 250 212 180 150 150 125 125 90 75 75 63 63 45 32 t Selecionados os valores comuns 160 Propriedades do Concreto Tabela 316 Massa mínima da amostra para análise granulométrica segundo a BS 8121031 1985 2000 Dimensão nominal do material mm 63 50 40 28 20 14 10 6 ou 5 ou 3 Menor do que 3 Massa minima da amostra para peneiramento kg 50 35 15 5 2 05 02 01 Tabela317 Massa máxima retida após peneiramento segundo a BS 8121031 1985 2000 Dimensão da peneira BS Massa máxima para peneiras de diâmetro kg mm µm 450mm 300mm 200mm 500 14 5 375 10 4 280 8 3 200 6 25 140 4 2 100 3 15 630 2 1 500 15 075 0350 335 1 055 0250 236 045 0200 170 0375 0150 118 0300 0125 850 0260 0115 600 0225 0100 425 0180 0080 300 0150 0065 212 0130 0060 150 0110 0050 75 0075 0030 Capítulo 3 Propriedades dos agregados 161 Tabela 318 Exemplo de análise granulométrica Dimensão da peneira Porcentagem Porcentagem Massa Porcentagem passante retida retida g retida g acumulada acumulada BS ASTMl 2 3 4 5 100 mm Y pol o 00 100 o 500mm 4 6 20 98 2 236mm 8 31 10I 88 12 l18mm 16 30 98 78 22 600µm 30 59 192 59 41 300µm 50 107 349 24 76 150µm 100 53 173 7 93 150µm 100 21 68 Total 307 Total 246 Módulo de finura 246 as curvas granulométricas Com o uso de um gráfico é possível a partir de uma rá pida análise verificar se a granulometria de um detersminado agregado corresponde à especificação ou se ele é muito grosso ou fino ou ainda se é deficiente em uma dimensão específica Nas curvas granulométricas normalmente utilizadas as ordenadas representam as porcentagens acumuladas passantes e as abscissas mostram as aberturas das peneiras em escala logarítmica Como as aberturas das peneiras da série padrão têm relação de 2 a escala logarítmica mostra essas aberturas em um espaçamento constante Isso está ilustrado na Figura 31 O em que estão representados os dados da Tabela 318 100 80 e 60 o E 40 e 20 o 75 µm V 150 v 1 V 300 600 118 mm Abertura da peneira 236 50 Figura 31 O Exemplo de uma curva granulométrica ver Tabela 318 100 162 Propriedades do Concreto É conveniente escolher uma escala tal que o espaçamento entre duas peneiras adja centes seja aproximadamente igual a 20 do intervalo do eixo das ordenadas tornando possível fazer de memória a comparação visual entre diferentes curvas granulométricas Módulo de finura Um parâmetro simples calculado a partir da análise granulométrica às vezes é utili zado especialmente nos Estados Unidos Esse parâmetro o módulo de finura é defi nido como a soma das porcentagens retidas acumuladas nas peneiras da série normal 150 300 e 600 µm e 118 236 e 500 mm até a maior peneira utilizada dividida por 100 Deve ser lembrado que quando todas as partículas de uma amostra são maiores do que por exemplo 600 µm a porcentagem acumulada retida na peneira de 300 µm é de 100 e o mesmo valor deve ser adotado para a peneira de 150 µm O valor do módulo de finura será tão maior quanto maior for o agregado ver quinta coluna da Tabela 318 O módulo de finura pode ser visto como a dimensão média ponderada da penei ra em que o material ficou retido sendo as peneiras consideradas a partir da mais fina Popovics349 mostrou que ele é a média logarítmica da distribuição das dimen sões das partículas Por exemplo podese interpretar que um módulo de finura de 400 indica que a quarta peneira de 118 mm é a dimensão máxima Fica claro en tretanto que um parâmetro a média não pode ser representativo de uma distribui ção Dessa forma o mesmo módulo de finura pode representar um número infinito de distribuições de dimensões ou curvas granulométricas O módulo de finura não pode portanto ser utilizado como um descritor simples da graduação de um agre gado mas é válido para verificar pequenas variações em agregados de uma mesma origem por exemplo como verificação diária Apesar disso dentro de certos limi tes o módulo de finura fornece uma indicação do provável comportamento de uma mistura de concreto produzido com um agregado de determinada granulometria e a utilização do módulo de finura na avaliação de agregados e na dosagem das misturas possui muitos adeptos 349 Requisitos de granulometria Foi visto como é feita a determinação da granulometria de uma amostra de agrega dos mas ainda falta estabelecer quando determinada granulometria é ou não ade quada Um problema associado é como combinar agregados miúdos e graúdos para produzir a granulometria desejada Quais são então as propriedades de uma boa curva granulométrica Visto que a resistência de um concreto totalmente adensado com determinada re lação águacimento é independente da granulometria dos agregados a granulometria somente é importante quando afeta a trabalhabilidade Entretanto para a obtenção da resistência associada a uma determinada relação águacimento é necessário o máximo adensamento possível Como isso somente pode ser obtido com uma mistura suficien temente trabalhável é preciso produzir uma mistura que possa ser adensada ao máximo com uma quantidade de energia razoável Deve ser dito de início que não existe uma curva granulométrica ideal mas um compromisso com esse objetivo Independentemente das exigências fisicas os aspectos Capítulo 3 Propriedades dos agregados 163 econômicos não devem ser esquecidos pois o concreto deve ser produzido com mate riais que possam ser feitos de maneira econômica Dessa forma não devem ser impos tos limites muito estritos aos agregados Tem sido sugerido que os principais fatores que controlam a granulometria dos agregados desejada são a área superficial do agregado que determina a quantidade de água necessária à molhagem de todos os sólidos o volume relativo ocupado pelos agregados a trabalhabilidade da mistura e a tendência à segregação A segregação será discutida na página 214 mas deve ser observado que as exigên cias de trabalhabilidade e a não ocorrência de segregação tendem a se opor quanto mais fácil for para partículas de diferentes tamanhos se acomodarem com as menores passando entre os vazios das maiores mais fácil será também para as partículas me nores serem expulsas dos vazios ou seja segregarem no estado seco Na realidade a passagem livre da argamassa a mistura de areia cimento e água para fora dos vazios dos agregados graúdos é que deve ser prevenida Também é essencial que os vazios da mistura de agregados sejam suficientemente pequenos a fim de impedir a passagem da pasta de cimento fresca entre eles separandose O problema da segregação é portanto similar ao de filtros embora as exigências de cada caso sejam diametralmente opostas Para um concreto ser considerado adequa do é essencial que a segregação seja evitada Existe ainda outra condição para que uma mistura seja satisfatoriamente coesa e trabalhável ela deve conter uma quantidade suficiente de material menor do que 300 µm Como as partículas de cimento estão incluídas nesse material misturas ricas reque rem menor teor de agregados miúdos do que misturas pobres Caso a granulometria do agregado miúdo seja deficiente em partículas finas o aumento da relação agregado mi údoagregado graúdo pode não ser uma alternativa satisfatória já que pode causar um excesso de partículas intermediárias e possivelmente uma mistura áspera Uma mistu ra é dita áspera quando existe excesso de partículas de uma dada dimensão mostrado por um salto abrupto no meio da curva granulométrica ocorrendo uma interferência entre as partículas Essa necessidade de uma quantidade adequada de materiais finos desde que sejam estáveis explica a razão de serem estabelecidos teores mínimos de par tículas passantes na peneira de 300 µm e algumas vezes na peneira de 150 µm como por exemplo nas Tabelas 322 e 323 página 174 Entretanto atualmente se considera que as exigências do US Bureau of Reclamation para a porcentagem mínima de mate rial passante nessas peneiras apresentadas na Tabela 323 são excessivas Ainda deve ser lembrado que todos os materiais cimentícios automaticamente proporcionam determinada quantidade de materiais ultrafinos São assim considera dos os materiais menores do que 125 µm de todas as fontes ou seja agregados filer e ci mento Entretanto existem algumas diferenças no comportamento já que a hidratação inicial do cimento remove rapidamente parte da água da mistura enquanto outras par tículas são inertes O volume de ar incorporado pode ser considerado como equivalente à metade do volume de finos A norma alemã DIN 10451988386 estabelece a dimensão de 125 µm como definição para material ultrafino Nenhum valor mínimo de ultrafinos é especificado devido a eles normalmente serem encontrados nos materiais utilizados mas uma quantidade adequada de ultrafinos é essencial para o concreto bombeado e para concretos lançados em seções esbeltas ou com armadura densa bem como para estruturas de reservação de água Por outro lado uma quantidade excessiva de ultra 164 Propriedades do Concreto finos é prejudicial do ponto de vista da resistência ao gelo e degelo aos sais descon gelantes e à abrasão A quantidade máxima de 350 kgm3 de concreto é prescrita para misturas com consumo de cimento de até 300 kgm3 Quando o consumo de cimento for de 350 kgm 3 a quantidade máxima de ultrafinos é de 400 kgm3 sendo permitidos teores mais elevados para maiores consumos de cimento Esses valores são aplicáveis a misturas com agregados de dimensões máximas entre 16 e 63 mm O efeito benéfico de ultrafinos menores do que 50 µm na demanda de água do concreto fresco e portanto na resistência foi confirmado385 O requisito de que os agregados ocupem o maior volume relativo possível é em princípio econômico já que os agregados são mais baratos do que a pasta de cimento mas também existem fortes razões técnicas para as misturas ricas não serem considera das adequadas Ainda é admitido que quanto maior for a quantidade de partículas só lidas que podem ser acomodadas em determinado volume de concreto maior será sua massa específica e portanto sua resistência A teoria da máxima massa específica levou à defesa de curvas granulométricas de forma parabólica ou parcialmente parabólica e parcialmente reta quando plotadas em escala natural conforme mostra a Figura 311 Entretanto verificouse que agregados graduados para resultar em máxima massa espe cífica eram a misturas ásperas e de baixa trabalhabilidade A trabalhabilidade melhora quando existe um excesso de pasta em relação à necessária para o preenchimento dos vazios entre os grãos da areia e da mesma forma quando há um excesso de argamassa agregado miúdo e pasta de cimento em relação àquela que seria necessária para o preenchimento dos vazios entre os agregados graúdos O conceito de uma curva granulométrica ideal como a mostrada na Figura 311 ainda tem uma boa acolhida embora distintas formas de curvas ideais sejam reco mendadas por diferentes pesquisadores387 Uma granulometria ideal originada na indústria do asfalto na qual é importante minimizar o volume de aglomerante é descrita a seguir Montase um gráfico em que 100 90 80 e 70 o 60 E Oh 50 e 40 30 20 10 o 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Dimensão da partícula expressa como uma fração da dimensão máxima Figura 311 Curvas granulométricas de Fuller Capítulo 3 Propriedades dos agregados 165 as ordenadas são as porcentagens acumuladas passantes e as abscissas são as aberturas das peneiras elevadas a 045 Traçase uma linha reta ligando o ponto correspondente à maior abertura onde restou material retido ao ponto correspondente à abertura aonde não chegou nenhum material durante o peneiramento A granulometria ideal deve seguir essa linha com exceção da porcentagem passante na peneira de 600 µm a qual deve estar abaixo da linha que não leva em conta o cimento também um material fino Considerase que as granulometrias que não se afastam demais da linha reta quer seja para cima ou para baixo produzem concretos densos Essa teoria da curva granulométrica da potência 045 não foi comprovada e não é muito utilizada Um problema na prática é que agregados de diferentes fontes mesmo que no minalmente de mesma granulometria apresentam variações na distribuição real de dimensões das partículas dentro de determinada fração de dimensão bem como em outras propriedades das partículas como a forma e a textura Deve ainda ser dito que o volume total de vazios no concreto diminui quando a variação das dimensões das partí culas desde o agregado de maior tamanho até o de menor dimensão é a maior possível ou seja quando partículas extremamente finas são incluídas na mistura por exemplo a sílica ativa material analisado na página 89 Será analisada agora a área superficial das partículas de agregados A relação água cimento é em geral fixada a partir de aspectos relacionados à resistência Ao mesmo tempo a quantidade de pasta de cimento fresca deve ser suficiente para cobrir a su perfície de todas as partículas de modo que quanto menor for a área superficial dos agregados menor será a quantidade de pasta e portanto menos água será necessária Considerando para simplificação que uma esfera de diâmetro D representa a for ma do agregado a relação entre a área superficial e o volume será 6 D Essa relação ou entre a área superficial e a massa quando as partículas tiverem a mesma massa espe cífica é denominada superfície específica Para partículas de diferentes formas deve ser obtido um coeficiente distinto de 6D mas a área superficial ainda é inversamente proporcional à dimensão da partícula conforme mostrado na Figura 312 reproduzida do estudo de Shacklock Walker315 Deve ser destacado que a escala logarítmica é usa da tanto para as ordenadas quanto para as abscissas devido às dimensões das peneiras variarem em progressão geométrica No caso de agregados graduados a granulometria e a superfície específica total são relacionadas entre si embora seja evidente que existem várias curvas granulométricas que correspondem à mesma área específica Caso a granulometria abranja um agre gado de máxima dimensão a superfície específica total diminui e a demanda de água também mas a relação não é linear Por exemplo o aumento da dimensão máxima do agregado de 10 mm para 63 mm pode em determinadas condições reduzir a demanda de água para uma trabalhabilidade constante em cerca de 50 kgm3de concreto A cor respondente redução na relação águacimento pode chegar a 015316 Alguns valores comuns são mostrados na Figura 313 Os limites práticos da dimensão máxima do agregado que pode ser utilizado em dadas condições e o problema da influência da dimensão máxima na resistência em geral serão discutidos na página 180 Pode ser visto que tendo sido escolhidas a dimensão máxima do agregado e sua granulometria a área superficial total das partículas pode ser expressa pela superfície específica e é esse parâmetro que determina a demanda de água ou a trabalhabilidade 166 Propriedades do Concreto u 30 rrr Seixo rolado gi O Seixo irregular Q lr Brita granítica 10 1lll 6001 20 µm mm 476635 1271905 Abertura da peneira Figura 312 Relação entre a superfície específica e a dimensão da partícula15 200 160 o Agregado B º 120 E Agregado A E 80 O Oll 40 o 95 19 375 63 Dimensão máxima do agregado mm Figura 313 Influência da dimensão máxima do agregado na demanda de água de amassa mento para abatimento de tronco de cone constante16 da mistura A dosagem de concreto com base na superfície específica do agregado foi sugerida por Edwards350 em 1918 e o interesse nesse método foi retomado após 40 anos A superfície específica pode ser determinada pelo método de permeabilidade à água 317 mas não existe um ensaio de campo simples e o tratamento matemático é difí cil devido à variação da forma das partículas dos diferentes agregados Capítulo 3 Propriedades dos agregados 167 Essa entretanto não é a única razão pela qual a dosagem do concreto baseada na superfície específica do agregado não é universalmente recomendada A aplicação dos procedimentos de cálculo da superfície específica não é coerente para partículas de agregados menores do que aproximadamente 150 µm e para o cimento Essas partí culas bem como algumas partículas maiores de areia aparentemente atuam como um lubrificante na mistura e parecem não necessitar de molhagem exatamente da mesma forma que os agregados graúdos Uma indicação disso foi encontrada em alguns en saios realizados por Glanville et ai 318 Devido à superfície específica dar uma indicação um tanto enganosa da trabalha bilidade a ser obtida em grande parte por superestimar o efeito das partículas finas Murdock319 propôs um índice de superfície empírico e seus valores bem como os de superfície específica são apresentados na Tabela 319 O efeito global da área superficial de um agregado de determinada granulometria é obtido pela multiplicação da porcentagem em massa de suas frações pelo coeficiente correspondente a essa fração e pela posterior soma de todos os produtos Conforme Murdock 319 o índice de superfície modificado pelo índice de angulosidade deve ser utilizado e de fato os valores desses índices são baseados em resultados empíricos Por outro lado Davey32º observou que para a mesma superfície específica total do agregado a demanda de água e a resistência à compressão do concreto são as mesmas para grandes variações da granulometria do agregado Isso se aplica tanto a agregados de granulometria contínua quanto descontínua e de fato três das quatro granulo metrias apresentadas na Tabela 320 reproduzida de uma publicação de Davey são descontínuas O aumento da superfície específica do agregado acarreta diminuição da resistência do concreto mantida constante a relação águacimento conforme mostram os resulta dos de Newman Teychenné321 apresentados na Tabela 321 A razão disso não é bem clara mas é possível que a redução na massa específica do concreto em consequência do aumento da finura da areia natural seja o elemento causador da diminuição da resistência do concreto322 Tabela 319 Valores relativos de área superficial e índice de superfície Área superficial Índice de superfície Fração da dimensão da partícula relativa de Murdock3º19 76238l mm Vz Vz 3811905 mm 1905952 mm 2 2 952476 mm 4 4 476240 mm 8 8 240120 mm 16 12 120 mm600 µm 32 15 600300µm 64 12 300150µm 128 10 150 µm 1 Tabela320 Propriedades de concretos produzidos com agregados de mesma superfície especffica32º Resistência à compressão Granulometria do agregado MPa 120 Área Relação Fração de 300 600 mm 240 476 952 1905 específica água dimensão 150µm 300µm 600µm 120 mm 240 mm 476 mm 952 mm m2kg cimento 7 dias 28 dias Granulometria A 112 112 112 112 112 220 220 32 0575 237 329 B 129 129 129 o o 306 307 32 0575 242 323 e 154 154 o o o 346 346 32 0575 246 328 D 254 o o o o o 746 32 0575 233 32I Módulo de ruptura MPa 7 dias 28 dias 372 438 374 448 384 454 346 416 O 00 tl o tl 1 o UI o o n o 1 n g Capítulo 3 Propriedades dos agregados 169 Tabela 321 Superfície específica do agregado e resistência do concreto para uma mistura 1 6 com relação águacimento de 0603 21 Superfície específica do Resistência à compressão do Massa específica do concreto agregado m2kg concreto aos 28 dias MPa fresco kgm3 224 361 2330 280 349 2325 437 303 2305 571 275 2260 Aparentemente a trabalhabilidade não é uma função direta da superfície específica do agregado De fato Hobbs3 88 demonstrou que concretos que possuíam agregados miúdos com granulometrias significativamente diferentes geravam resultados de abati mento de tronco de cone ou de fator de compactação similares Entretanto a porcenta gem de agregado miúdo no agregado total foi ajustada Portanto a superfície específica do agregado parece ser um importante fator para a determinação da trabalhabilidade da mistura enquanto o papel exato desempenhado pelas partículas mais finas ainda está por ser determinado As granulometrias padrão da Road Note Nº 43 23 são uma contribuição inicial fun damental para o entendimento da granulometria dos agregados e representam diferen tes valores de superfície específica total Por exemplo quando são utilizados areia de rio e cascalho as quatro curvas granulométricas Nº 1 a 4 da Figura 314 apresentam valores de superfície específica de 16 20 25 e 33 m2kg respectivamente3 21 Na práti ca quando são feitas tentativas de aproximação das granulometrias padrão as proprie dades da mistura permanecem praticamente inalteradas ao se aplicar a compensação de uma leve deficiência de finos por meio de um pequeno excesso de agregado graúdo 100 90 80 º 70 60 o E 50 º 40 30 o 20 10 o 75 µm 150 300 600 120 240 476 952 1905 mm Abertura da peneira Figura 314 Curvas granulométricas padrão da Road Note Nº 4 para agregados de 1905 mm Crown copyright323 170 Propriedades do Concreto No entanto o afastamento não deve ser muito grande Obviamente a deficiência e o excesso são mutuamente intercambiáveis Portanto não há dúvidas de que a granulometria do agregado seja um fator pre ponderante para a trabalhabilidade do concreto A trabalhabilidade por sua vez afeta as demandas de água e cimento controla a segregação exerce algum efeito na exsuda ção e influencia o lançamento e o acabamento do concreto Esses fatores representam importantes características do concreto fresco e também afetam propriedades do con creto endurecido como resistência retração e durabilidade A granulometria portanto é de vital importância na dosagem de concreto mas seu papel exato em termos matemáticos ainda não foi determinado e o comporta mento dessa mistura semilíquida constituída de materiais granulares ainda não é totalmente compreendido Apesar disso enquanto a garantia da granulometria ade quada dos agregados é de considerável importância a imposição arbitrária de limites que podem ser antieconômicos ou até mesmo praticamente impossíveis em determi nadas situações é inadequada Finalmente deve ser lembrado que muito mais importante do que recomendar uma boa granulometria é garantir que esta seja mantida constante sob risco de ob tenção de resultados variáveis de trabalhabilidade Quando as correções desta última são feitas pela alteração da quantidade de água na betoneira o resultado é a variabili dade da resistência do concreto Granulometrias práticas A partir da breve revisão na seção anterior podese ver a importância da utilização de agregados com uma granulometria que possibilite a obtenção de um concreto com tra balhabilidade razoável e com mínima segregação A importância desta última exigência nunca pode ser subestimada pois caso ocorra segregação um concreto trabalhável que poderia produzir um concreto resistente e econômico terá falhas de concretagem e será fraco e não durável ou seja um produto final variável O processo de cálculo das proporções de agregados de diferentes dimensões para a obtenção da granulometria desejada será apresentado no Capítulo 14 junto com o conteúdo de dosagem Aqui serão discutidas as propriedades de algumas boas cur vas granulométricas Deve ser lembrado entretanto que na prática devem ser utiliza dos agregados disponíveis no local ou a uma distância econômica em geral é possível produzir um concreto satisfatório com uma abordagem inteligente e cuidadosa Para agregados que incluem areia natural pode ser útil como base de comparação a uti lização das curvas da Road Research Note Nº 4 sobre dosagem de concretos323 Elas foram preparadas para agregados de dimensões máximas de 1905 e 381 mm e estão reproduzidas respectivamente nas Figuras 314 e 315 Curvas similares para agregados de dimensão máxima de 952 mm foram preparadas por Mclntosh Erntroy324 e são apresentadas na Figura 316 São mostradas quatro curvas para cada dimensão máxima de agregados mas de vido à presença de agregados maiores e menores bem como à variação dentro de cada fração de dimensão o mais provável é que as granulometrias práticas estejam na proxi midade dessas curvas do que exatamente ajustadas Portanto é preferível considerar a granulometria em zonas que estão marcadas em todas as figuras 100 90 80 o 70 º 60 50 E o Oll 40 º o 30 20 10 o 75 µm 150 300 600 Capítulo 3 Propriedades dos agregados 171 120 mm 240 476 Abertura da peneira 952 1905 381 Figura 31 S Curva granulométrica padrão da Road Note Nº 4 para agregados de 381 mm Crown copyright323 10 0 90 16l so rrirH1i 70 60 rr1ctfllI so rr 1t7111 40 fftjlrbt7l º 30 11t1t7l 20 t71fllI I O tf77bctftl O cJ 75 µm 150 300 600 120 mm Abertura da peneira 240 476 952 Figura 316 Curva granulométrica padrão de Mclntosh Erntroy para agregados de 952 mm 324 A curva Nº 1 representa a granulometria mais grossa nas Figuras 314 a 316 Es sas granulometrias são relativamente trabalháveis e podem assim ser utilizadas para misturas de baixa relação águacimento ou para misturas ricas Porém é necessário ter certeza de que não irá ocorrer segregação No outro extremo a curva Nº 4 representa uma granulometria fina que será coesa mas não muito trabalhável Em especial um excesso de material entre as peneiras de 120 e 4 76 mm produzirá um concreto áspero que pode ser adequado para o adensamento mecânico mas é de difícil lançamento 172 Propriedades do Concreto manual Caso a mesma trabalhabilidade seja obtida com agregados das curvas Nº l e N º 4 a demanda de água desta última será consideravelmente maior resultando em menor resistência se ambos os concretos possuírem a mesma relação agregadocimento Para produzir a mesma resistência o concreto produzido com agregados menores deve ser consideravelmente mais rico ou seja ter mais cimento por metro cúbico do que o concreto produzido com agregados mais grossos A alteração entre as granulometrias extremas é progressiva Entretanto no caso de uma distribuição granulométrica situada parcialmente entre duas zonas há o risco de segregação quando muitas dimensões intermediárias estiverem faltando vide granulo metria descontínua Por outro lado se existir um excesso de agregados de dimensões intermediárias a mistura será áspera e de dificil adensamento manual ou até mesmo por vibração mecânica Por essa razão é preferível usar agregados com granulometrias similares às curvas padrão do que a outras totalmente diferentes As Figuras 317 e 318 apresentadas por Mclntosh 325 mostram respectivamente as faixas granulométricas utilizadas com agregados de 1524 mm e 762 mm As granu lometrias reais como sempre correm paralelas às curvaslimite em vez de passarem de uma para outra Na prática a utilização em separado de agregados miúdos e graúdos implica na possibilidade de configurar uma granulometria conforme a uma curva padrão em um ponto intermediário geralmente com dimensão de 5 mm Bons ajustes em geral tam bém podem ser obtidos nas extremidades da curva utilizando a abertura de 150 µme a dimensão máxima Caso o agregado graúdo seja fornecido em frações de dimensão única como geralmente é o caso o ajuste em pontos adicionais acima de 5 mm pode ser obtido mas para dimensões inferiores a 5 mm é necessária a mistura de dois ou mais agregados miúdos Granulometria de agregados miúdos e graúdos Tendo em vista que exceto em obras de menor importância os agregados miúdos e graúdos são medidos separadamente a granulometria de cada agregado deve ser conhecida e controlada Ao longo dos anos houve vários processos para especificar as exigências de gra nulometria do agregado miúdo Inicialmente foram apresentadas curvas padrão como representativas de boa granulometria323 Na edição de 1973 da BS 882 foram intro duzidas quatro zonas granulométricas divididas com base principalmente na porcen tagem de material passante na peneira de 600 µm A principal razão para isso foi que uma grande quantidade de areias naturais se divide nessa dimensão e as granulometrias acima e abaixo são aproximadamente uniformes Além disso o teor de partículas meno res do que 600 µm tem importante influência na trabalhabilidade da mistura e dá uma indicação confiável da superficie específica total da areia Desse modo as zonas granulométricas representam grande parte das areias na turais existentes no Reino Unido Hoje poucas dessas areias estão disponíveis para a produção de concreto e isso é refletido pelos critérios menos restritivos em relação à granulometria apresentados pela BS 8821992 Isso entretanto não deve ser traduzido como qualquer granulometria serve Em vez disso dado que a granulometria nada mais é do que uma característica do agregado uma grande variação de granulometrias pode ser aceita mas é necessária uma avaliação por meio de tentativa e erro Capítulo 3 Propriedades dos agregados 173 100 E 80 o 60 s v V Oll 40 E V 20 J V o 150 300 600 120 240 476 952 1905 381 762 1524 µm mm Abertura da peneira Figura 317 Faixa granulométrica utilizada com agregados de 1524 mm 325 100 1 80 E o 60 s I I Oll 40 E 20 Jv V V o 150 300 600 120 240 476 952 1905 381 762 µm mm Abertura da peneira Figura 318 Faixa granulométrica utilizada com agregados de 762 mm 3 5 A BS 882 1992 cancelada em 2004 exige que todo agregado miúdo atenda aos limites de granulometria geral da Tabela 322 e também a um dos três limites granu lométricos adicionais da mesma tabela permitindo que no máximo uma a cada dez amostras não atenda aos limites adicionais Os limites adicionais são na realidade uma granulometria grossa uma média e uma fina A norma vigente é a BS EN 126202002 Os requisitos da BS 882 1992 podem não ser adequados para alguns concretos des tinados a prémoldados e não devem ser utilizados nesses casos Para comparação parte das exigências da ASTM C 3308 está incluída na Tabela 322 Essa norma também estabelece que o agregado miúdo tenha um módulo de fi nura entre 23 e 3 1 As exigências do US Bureau of Reclamation3 74 são apresentadas na Tabela 323 Deve ser destacado que no caso de concretos com ar incorporado são admitidas menores quantidades das partículas mais finas já que o ar incorporado age efetivamente como um agregado muito fino A ASTM C 3308 também permi 174 Propriedades do Concreto Tabela 322 Exigências granulométricas para agregados miúdos segundo a BS eaASTM Dimensão da peneira Porcentagem passante em massa BS882 1992 Granulo Granulo Granulo Granulo metria metria metria metria ASTMC BS ASTMNº total grossa média fina 3308 100mm y pol 100 100 50mm lÍ6pol 89100 95100 236mm 8 60100 60100 65100 80100 80100 l18mm 16 30100 3090 45100 70100 5085 600µm 30 15100 1554 2580 55100 2560 300µm 50 570 540 548 570 530 150µm 100 015t 010 t Para agregado miúdo de britagem de rocha o limite admitido é aumentado para 20 exceto para utilização em pisos sujeitos a trãfego pesado Tabela 323 Exigências franulométricas para agregados miúdos segundo o US Bureau de Reclamation37 Dimensão da peneira BS ASTMNº Porcentagem retida individual em massa 475mm 4 05 236mm 8 515 ou 520 l18mm 16 1025 1020 600µm 30 1030 300µm 50 1535 150µm 100 1220 150 µm 100 37 te porcentagens passantes menores nas peneiras de 300 e 150 µm para concretos com consumo de cimento superior a 297 kgm3 ou com consumo mínimo de 237 kgm3 quando for utilizado ar incorporado Os agregados miúdos que atendem a qualquer uma das granulometrias adicionais da BS 882 1992 podem em geral ser utilizados em concreto embora sob certas condi ções a adequação de um determinado agregado miúdo possa depender da granulome tria e da forma do agregado graúdo O agregado miúdo britado tende a ter granulometria diferente da maioria das areias naturais Em especial existe menos material entre as dimensões de 600 e 300 µm juntamente com uma quantidade superior de material maior do que 118 mm e Capítulo 3 Propriedades dos agregados 175 de material muito fino menor do que 150 µm ou 75 µm A maioria das especificações reconhece esta última característica e admite um maior teor de partículas muito finas em agregados miúdos britados É importante garantir que o material muito fino não inclua argila ou silte Foi mostrado311 que o aumento entre 10 e 25 no teor de partículas menores do que 150 µm em agregados miúdos britados resulta somente em uma pequena redução da resistência à compressão do concreto geralmente de cerca de 10 A respeito dos efeitos de uma grande quantidade de material muito fino nos agre gados é interessante destacar que quando o material for bem arredondado e liso a tra balhabilidade é melhorada e isso é uma vantagem em relação à redução da demanda de água As areias finas provenientes de dunas possuem essa característica338 Em termos gerais a relação entre os agregados graúdos e miúdos deve ser maior quanto mais fina for a granulometria do agregado miúdo Quando se utilizam agrega dos graúdos britados em vez de cascalhos é necessária uma proporção um pouco maior de agregados miúdos para compensar a diminuição da trabalhabilidade causada pela forma mais angulosa e pontiaguda das partículas britadas As exigências da BS 8821992 em relação à granulometria de agregados graúdos são mostradas na Tabela 324 sendo apresentados os valores para agregados graduados e para agregados de dimensão nominal única A norma britânica vigente a BS EN 126202000 é complementada pela PD 668212009 Para fins de comparação alguns limites da ASTM C 3308 são fornecidos na Tabela 325 As exigências granulométricas reais dependem até certo ponto da forma e das características da superfície das partículas Por exemplo partículas pontiagudas e angulosas com superfícies rugosas devem ter uma granulometria um pouco mais fina para reduzir a possibilidade de intertravamento e para compensar o atrito elevado entre as partículas A granulometria real do agregado britado é influenciada principalmente pelo tipo de equipamento de britagem empregado Um britador de rolos normalmente produz menos finos do que outros britadores mas a granulometria depende também da quantidade de material colocada no britador Os limites granulométricos para agregado total prescritos pela BS 882 1992 man tidos na essência pela PD 66821 2009 estão reproduzidos na Tabela 326 Deve ser lembrado que esse tipo de agregado não é utilizado exceto para obras pequenas e de menor importância principalmente devido a ser difícil evitar a segregação nas pilhas Agregados grandes e pequenos A exata concordância com limites de dimensões dos agregados não é possível pois o manuseio pode causar quebras gerando partículas de menor tamanho e peneiras des gastadas na pedreira ou no britador podem resultar em partículas maiores N de RT A NBR 72112009 define agregado total como o agregado resultante da britagem de ro cha cujo beneficiamento resulta em uma distribuição granulométrica constituída de agregados graú dos e miúdos ou de uma mistura intencional de agregados britados e areia natural ou de britagem N de RT Oversize e undersize em inglês Serão utilizadas as denominações grandes e pe quenos para designar agregados com dimensões maiores ou menores do que determinada dimen são normalizada Tabela324 Dimensão da peneira mm 500 375 200 140 100 50 236 Exigências granulométricas para agregados graúdos segundo a BS 882 1992 Porcentagem passante em massa peneira BS Dimensão nominal do agregado graduado Dimensão nominal do agregado de dimensão única 40a5mm 20a5mm 14a5mm 40mm 20mm 14mm lOmm 100 100 90100 100 85100 100 3570 90100 100 025 85100 100 2555 4080 90100 070 85100 100 1040 3060 5085 05 025 050 85100 05 010 010 05 010 025 05 CI 1J a 1J ll UI ll o n o n g Capítulo 3 Propriedades dos agregados 177 Tabela325 Exigências granulométricas para agregados graúdos segundo a ASTM e 3308 Porcentagem passante em massa Dimensão nominal Dimensão do agregado de Dimensão nominal do agregado graduado dimensão única da peneira mm 375 a 475 mm 190 a 475 mm 125 a 475 mm 63mm 375mm 75 100 630 90100 500 100 3570 100 38l 95100 015 90100 250 100 2055 190 3570 90100 100 05 015 125 90100 95 1030 2055 4070 05 475 05 010 015 236 05 05 Tabela 326 Exigências granulométricas para agregado total segundo a BS 882 1992 Porcentagem passante em massa Dimensão nominal Dimensão nominal Dimensão nominal Dimensão da peneira de40mm de20mm delOmm 500mm 100 375 mm 95100 100 200mm 4580 95100 140mm 100 100mm 95100 50mm 2550 3555 3065 236mm 2050 l18mm 1540 600µm 830 1035 1030 300µm 515 150µm 08t 08t 08t N de RT Os limites da distribuição granulométrica para agregados para concreto são estabelecidos pela NBR 72112009 Para agregados miúdos são estabelecidas uma zona granulométrica ótima com módulo de finura variando entre 220 e 290 e duas zonas utilizãveis uma inferior e outra superior O módulo de finura da primeira varia entre 155 e 220 enquanto o da última varia entre 290 e 350 Para agregados graúdos são esta belecidas cinco zonas granulométricas determinadas pela menor e pela maior dimensões do agregado graúdo São elas 475125 95125 19315 25150 e 37575 mm t Aumentada para 10 para agregados miúdos de rocha britada 178 Propriedades do Concreto Nos Estados Unidos é comum a especificação de peneiras grandes e pequenas respectivamente 76 e 56 em relação à dimensão nomina1374 os valores reais são apre sentados na Tabela 327 As quantidades de agregados menores do que o limite inferior agregados pequenos ou maiores do que o limite superior agregados grandes são ri gorosamente limitadas As exigências de granulometria da BS 882 1992 permitem agregados grandes e pe quenos em agregados graúdos e os valores mostrados na Tabela 324 indicam uma tolerância de 5 a 10 de agregados grandes Entretanto nenhum agregado deve ficar retido na peneira imediatamente acima série normal da dimensão nominal máxima No caso de agregados de dimensão única o agregado pequeno também é permitido e a quantidade de material passante na peneira imediatamente inferior à dimensão nomi nal também é estabelecida É importante que a fração fina do agregado graúdo não seja desprezada no cálculo da granulometria real Para agregados miúdos a BS 882 1992 admite 11 de material grande ver Tabela 322 Os requisitos gerais de granulometria para agregados graúdos e miúdos são da dos pela BS EN 126202002 em função da maior dimensão De da menor dimensão d sendo a razão Dd 14 Granulometria descontínua Conforme mencionado anteriormente as partículas de agregado de uma determinada dimensão se acomodam de tal modo que os vazios formados entre elas somente podem ser preenchidos se as partículas da dimensão imediatamente inferior forem suficiente mente pequenas ou seja não deve haver interferência entre elas Isso significa que deve haver uma diferença mínima entre as dimensões de duas frações de partículas adjacen tes ou em outras palavras dimensões pouco diferentes não podem ser utilizadas juntas Isso resultou no conceito de agregados de granulometria descontínua A granulometria descontínua pode ser definida como aquela em que uma ou mais frações intermediárias são omitidas A denominação granulometria contínua é adotada para descrever a granulometria convencional quando é necessário distinguila da granu lometria descontínua Na curva granulométrica a lacuna é representada por uma linha horizontal na faixa de dimensões omitidas Por exemplo a curva granulométrica superior Tabela 327 Dimensões de peneiras grandes e pequenas do US Bureau of Reclamation374 Dimensão nominal da fração mm 476952 952190 19038l 381762 7621524 Peneira de ensaio para Pequeno mm Grandemm 40 112 80 224 160 45 315 90 63 178 Capítulo 3 Propriedades dos agregados 179 da Figura 319 mostra que não existem partículas entre 100 e 236 mm Em alguns ca sos a descontinuidade entre 100 e 1 18 mm é considerada aceitável A omissão dessas dimensões reduz o número de pilhas no estoque de agregados e gera economia No caso do agregado de dimensão máxima de 200 mm poderiam existir somente duas pilhas uma de 200 a 100 mm e outra de agregados miúdos passantes na peneira de 1 18 mm As partículas menores do que 1 18 mm podem preencher com facilidade os vazios entre os agregados graúdos de modo que a trabalhabilidade da mistura pode se tornar maior do que a produzida com granulometria contínua e mesma quantidade de agregados miúdos Ensaios realizados por Shacklock326 mostraram que para determinadas relações agregadocimento e águacimento uma maior trabalhabilidade é obtida com um menor teor de agregado miúdo no caso da utilização de granulometria descontínua em vez de granulometria contínua Entretanto na faixa de misturas mais trabalháveis a granulo metria descontínua apresentou maior tendência à segregação Por essa razão a granu lometria descontínua é recomendada principalmente para misturas de trabalhabilidade relativamente baixa já que elas respondem bem à vibração Um bom controle e mais importante cuidado no manuseio são essenciais para evitar a segregação Deve ser destacado que existe descontinuidade na granulometria mesmo quando alguns agregados comuns são utilizados Por exemplo o uso de areia muito fina como verificado em muitos países implica em uma deficiência de partículas entre 500 e 236 ou 1 18 mm Desse modo utilizar uma areia como essa sem misturála com uma areia mais grossa significa usar um agregado de granulometria descontínua O bombeamento de concreto produzido com agregados de granulometria descon tínua é mais difícil devido ao risco de segregação e tal concreto não é adequado para a execução de pavimentação com fôrmas deslizantes Fora nessas situações agregados com granulometria descontínua podem ser utilizados em qualquer concreto mas exis E o E Oh E 100 80 60 40 75 µm 150 300 600 120 236 mm Abertura da peneira Figura 319 Curvas granulométricas descontínuas típicas 500 100 200 180 Propriedades do Concreto tem dois casos interessantes concreto com agregado précolocado ver página 240 e concreto com agregados expostos Neste último o efeito estético é obtido pela exposi ção dos agregados graúdos de dimensão única após o tratamento Periodicamente surgem afirmações sobre as propriedades superiores do concre to produzido com agregados de granulometria descontínua mas aparentemente elas nunca foram fundamentadas A resistência quer seja à compressão quer seja à tração parece não ser afetada A Figura 320 mostra resultados de Mclntosh327 que confirmam que utilizando determinados materiais e relação águacimento constante mas com ajuste do teor de agregados miúdos são obtidas as mesmas trabalhabilidade e resistên cia com granulometria descontínua ou contínua Uma leve diminuição da resistência ao usar granulometria descontínua foi citada por Brodda Weber 372 Da mesma forma não existe diferença na retração de concretos produzidos com os dois tipos de granulometria 326 embora pudesse ser esperado que a estrutura de agrega dos graúdos quase se tocando resultasse em uma menor variação dimensional total na secagem A resistência do concreto ao gelo e degelo é menor quando se utilizam agrega dos com granulometria descontínua 326 Portanto parece que as alegações um tanto exageradas feitas pelos defensores da granulometria descontínua não são confirmadas A explicação provável está no fato de que enquanto a granulometria descontínua torna possível o máximo empacotamento das partículas não há meios de garantir que ele realmente irá ocorrer Ambas as gra nulometrias podem ser utilizadas para produzir um bom concreto mas em cada caso deve ser escolhida a porcentagem adequada de agregados miúdos Desse modo mais uma vez pode ser visto que não se deve buscar uma granulometria ideal mas a melhor combinação com os agregados disponíveis Dimensão máxima do agregado Foi mencionado anteriormente que quanto maior for a partícula do agregado menor será a área superficial a ser molhada por unidade de massa Assim levar a distribuição granulométrica do agregado até uma dimensão máxima maior resultará em menor de manda de água de amassamento ou seja para uma determinada trabalhabilidade e um dado consumo de cimento a relação águacimento pode ser reduzida com um conse quente aumento da resistência Esse comportamento foi verificado em ensaios com agregados de dimensão máxi ma de até 38 l mm 328 e acreditase que isso também possa ocorrer em dimensões ainda maiores Entretanto os resultados experimentais mostram que acima dessa dimensão máxima o ganho de resistência devido à menor demanda de água é equilibrado pelos efeitos negativos da menor área de aderência de modo que as variações de volume na pasta causam tensões maiores nas interfaces e pelas descontinuidades introduzidas pelas partículas muito grandes especialmente nas misturas ricas O concreto se torna bastante heterogêneo e a diminuição de resistência resultante possivelmente é igual à causada pelo aumento do tamanho dos cristais e da aspereza da textura de rochas Esse efeito adverso do aumento da dimensão das maiores partículas de agrega do na mistura existe na realidade em todas as faixas de dimensões mas abaixo de 38 l mm o efeito da diminuição da demanda de água é predominante Para dimensões maiores o equilíbrio entre os dois efeitos depende da riqueza da mistura342351 confor me mostrado na Figura 321 Foi confirmado por um estudo de Nichols389 que para so 40 1 ru 1L 1 l O 30 1 1 1 1 o o 20 1 0 s o e 10 1tj J Agregados de seixo irregular e areia natural l o o 07 08 09 10 06 X Agregados graúdos e miúdos graníticos britados 07 08 09 Fator de com pactaçào 10 Agregados de brita granítica 06 07 08 09 10 Figura 320 Trabalhabilidade e resistência de concretos 1 6 produzidos com agregados de granulometrias descontínua e contínua 3 27 As cruzes e os círculos denotam respectivamente as misturas com granulometria descontínua e as com granulometria contínua Cada grupo de pontos representa misturas com a relação água cimento indicada mas diferentes teores de areia n ll 2 o w a ll V ll o V i o V 182 Propriedades do Concreto Consumo de cimento kgm 3 952 38 1 1905 762 1524 Dimensão máxima do agregado mm Figura 321 Influência da dimensão máxima do agregado na resistência à compressão aos 28 dias de concretos com diferentes teores de cimento51 qualquer resistência do concreto dada ou seja para uma determinada relação água cimento existe uma dimensão máxima ótima do agregado Portanto do ponto de vista da resistência a maior dimensão máxima do agregado é resultado da riqueza da mistura Em especial em concretos pobres 165 kg de cimento por m o uso de agregado de 150 mm é vantajoso Contudo em concretos estruturais de proporções usuais em relação à resistência não há vantagem na utilização de agrega dos de dimensão máxima superior a 25 ou 40 mm Além do mais o uso de um agregado maior pode exigir o manuseio de uma pilha separada e aumentar o risco de segregação especialmente quando a dimensão máxima for 150 mm A decisão entretanto deve ser baseada na disponibilidade e no custo das diferentes dimensões A seleção da dimensão máxima de agregados para concretos de alto desempenho é discutida na página 706 É claro que também existem limitações estruturais a dimensão máxima do agrega do não deve exceder o intervalo de 15 a 14 da espessura da seção de concreto estando também relacionada ao espaçamento entre as barras da armadura Os valores são esta belecidos pelas normas de execução de estruturas N de RT Segundo a NBR 7211 2009 a dimensão máxima característica do agregado cor responde à peneira série normal ou intermediária em que a porcentagem retida acumulada seja igual ou imediatamente inferior a 5 Em relação à dimensão do agregado a NBR 61182014 versão corrigida 2014 estabelece que a dimensão máxima característica do agregado graúdo não deve superar em 20 a espessura do cobrimento nominal da armadura Além disso na mesma norma são apresentadas relações máximas entre a dimensão do agregado graúdo e o espaçamento mínimo entre as barras da armadura dos elementos estruturais Capítulo 3 Propriedades dos agregados 183 Pedras de mão A ideia original de utilizar agregados como um enchimento inerte pode ser estendida à inclusão de grandes pedras no concreto convencional aumentando o rendimento apa rente de concreto para determinada quantidade de cimento O produto resultante é denominado concreto ciclópico Essas pedras grandes denominadas pedras de mão são utilizadas em grandes volu mes de concreto e podem chegar a uma dimensão de 300 mm entretanto não devem ser maiores do que um terço da menor dimensão a ser concretada O volume de pedras de mão não deve exceder de 20 a 30 do volume total do concreto pronto e elas precisam ser bem distribuídas por toda a massa Isso é obtido pela colocação alternadamente de uma camada de concreto convencional seguida pelo espalhamento das pedras de mão e assim por diante Cada camada deve ter espessura tal que garanta no mínimo 100 mm de concreto ao redor de cada pedra da mão É necessário tomar precauções para garantir que não reste ar aprisionado embaixo das pedras e que o concreto sob elas não seja expulso As pedras de mão devem ser isentas de materiais aderentes à superfície pois caso contrário as descontinuidades entre elas e o concreto podem resultar em fissuração e influenciar negativamente a permeabilidade A colocação das pedras de mão requer uso intensivo de mão de obra além de que brar a continuidade da concretagem Portanto não é surpresa que com a atual relação elevada entre o custo da mão de obra e o custo do cimento o uso de pedras de mão não seja econômico exceto em condições especiais Manuseio do agregado O manuseio e a estocagem dos agregados graúdos podem facilmente resultar em se gregação em especial quando a descarga e o empilhamento permitem que o agregado role pelas superfícies inclinadas das pilhas Um exemplo natural dessa segregação são os depósitos de talus em que a dimensão das partículas é graduada uniformemente das maiores na base para as menores no topo Uma descrição das precauções necessárias nas operações de manuseio está fora do escopo deste livro mas deve ser mencionada uma recomendação vital o agregado graúdo deve ser dividido em seis frações por exemplo de 5 a 10 10 a 20 20 a 40 mm etc Essas frações deveriam ser manuseadas e estocadas separadamente e somente mis turadas nas proporções desejadas no momento do carregamento da betoneira Dessa forma a segregação ocorreria apenas no pequeno limite de dimensões de cada fração podendo ainda ser reduzida com um manuseio cuidadoso Devese prestar atenção para evitar a quebra de partículas de agregados por exem plo as partículas maiores do que 40 mm devem ser descarregadas nas caixas de agrega dos por meio de esteiras e não despejadas de certa altura Em obras grandes e de importância a consequência da segregação e da quebra no manuseio ou seja o excesso de partículas menores é eliminada por um peneiramento final feito imediatamente antes do carregamento das caixas de agregados As propor ções das diferentes dimensões são portanto mais bem controladas mas a complexida N de RT A NBR 65021995 define pedra de mão como o fragmento de rocha com diâmetro entre 60 e 200 mm 184 Propriedades do Concreto de e o custo das operações são proporcionalmente aumentados Entretanto essa despe sa pode ser compensada pelo lançamento facilitado de um concreto de trabalhabilidade uniforme e por uma possível economia de cimento devido à uniformidade do concreto O manuseio inadequado dos agregados pode resultar em contaminação por outros agregados ou por materiais deletérios Por exemplo em certa ocasião verificouse o trans porte de agregados em sacos anteriormente contaminados por açúcar ver página 265 Agregados especiais Este capítulo tratou somente dos agregados naturais de massa específica normal os agregados leves são discutidos no Capítulo 13 Entretanto existem outros agregados de massa específica normal ou aproximadamente normal de origem artificial As razões para o início de sua utilização no concreto são apresentadas a seguir Os aspectos ambientais estão cada vez mais influenciando o fornecimento de agregados Há grandes restrições para a abertura de cavas bem como de pedreiras Ao mesmo tempo existem problemas em relação à disposição de resíduos de demolição de obras e de resíduos domésticos Ambos os resíduos podem ser processados e transforma dos em agregados para uso em concreto uma prática que está cada vez mais difundida Agregado reciclado de concreto O agregado obtido pela cominuição de concreto proveniente de demolições é conhecido como agregado de reciclado de concreto ARC Até o momento os usos principais do ARC são em obras de pavimentação e em concretos não estruturais Não há dúvidas de que o uso estrutural do ARC irá aumentar mas são necessárias precauções Segundo a ASTM C 29405 o ARC é classificado como um agregado artificial Os seguintes itens específicos devem ser considerados ao se utilizar concreto endurecido como agregado para a produção de concreto novo Em razão de o ARC ser em parte constituído por argamassa envelheci da a massa específica do concreto com ARC é menor do que a do concreto produzido com agregados convencionais Pela mesma razão o concreto com ARC possui maior porosida de e absorção A absorção mais elevada do ARC pode ser favorável se o agregado tiver sido saturado antes da mistura pois a água absorvida gera uma cura interna Em especial essa é a situação do ARC com grande quantidade de tijolos e blocos cerâmicos A resistência à compressão potencial do novo concreto é controlada principalmen te pela resistência do concreto velho desde que seja garantido que o agregado miúdo seja proveniente de britagem de rocha ou de areia natural de boa qualidade Uma di minuição significativa na resistência à compressão pode ocorrer se o agregado miúdo convencional for substituído parcial ou totalmente por agregados miúdos obtidos do concreto velho Além disso qualquer partícula menor do que 2 mm deve ser descartada O uso de ARC diminui a trabalhabilidade do concreto fresco com qualquer quantidade de água aumenta a demanda de água para uma determinada consistência aumenta a retração por secagem para uma dada quantidade de água e reduz o módulo de elasti cidade para uma determinada relação águacimento Esses efeitos são maiores quando o concreto antigo é utilizado tanto como agregado graúdo quanto como miúdo A re sistência aos ciclos de gelo e degelo do novo concreto depende do sistema de poros e da resistência do concreto antigo bem como das propriedades do novo concreto Aditivos quimicos incorporadores de ar e adições minerais existentes no concreto an tigo não causam alterações significativas nas propriedades do concreto novo Entretanto Capítulo 3 Propriedades dos agregados 185 concentrações elevadas de íons cloreto no concreto antigo podem contribuir para a acele ração da corrosão das armaduras existentes no concreto novo Possíveis fontes de concreto antigo podem ser inviáveis caso tenham sido submetidas a ataques químicos agressivos ou à lixiviação danificadas por incêndios expostas a altas temperaturas em serviço etc O nível de contaminantes como substâncias nocivas tóxicas ou radioativas no concreto antigo deve ser analisado considerando o uso da nova estrutura Enquanto a presença de materiais betuminosos pode prejudicar a incorporação de ar concentrações apreciáveis de materiais orgânicos podem causar incorporação excessiva de ar Inclu sões metálicas podem gerar oxidação ou aparecimento de vesículas nas superfícies e fragmentos de vidro podem levar à reação álcaliagregado Um método para a determinação da composição do ARC é prescrito pela BS 8500 22002 O tratamento necessário dos resíduos não é simples e a utilização de agregados produzidos com resíduos requer o conhecimento de especialistas já que nenhum mate rial é normalizado Em particular o entulho de construção pode conter quantidades prejudiciais de cerâmica vidro gesso ou cloretos331335336 O processamento de resíduos de demolição a fim de transformálos em agregados adequados livres de contaminan tes ainda está em desenvolvimento Uma redução no intertravamento dos agregados no concreto produzido com agregado reciclado foi confirmada por González et a 39º A influência do tipo de agregado no intertravamento foi discutida por Regan391 No que diz respeito ao uso de resíduos domésticos a cinza do incinerador após a remoção de metais ferrosos e não ferrosos pode ser triturada até que se obtenha um pó fino misturada com argila peletizada e queimada em um forno para produzir agregado artificial O material é capaz de produzir concreto com resistência à compressão de até 50 MPa aos 28 dias Existem é claro problemas com variações na composição da cinza e as características de durabilidade em longo prazo do material ainda devem ser deter minadas embora os resultados até agora sejam promissores Esses tópicos não estão no escopo deste livro mas os leitores devem estar cien tes das novas e crescentes possibilidades da utilização de resíduos processados como agregados393 N de RT A NBR 151162004 estabelece os requisitos para a utilização de agregados de resíduos sólidos da construção civil em obras de pavimentação e em concreto sem função estrutural A NBR 7211 2009 que determina as especificações para agregados destinados ao uso em concreto não se aplica a agregados reciclados exceto os agregados recuperados de concreto fresco por lavagem N de R T A NBR 99352011 que define os termos relativos a agregados utilizados em concreto e argamassa apresenta as definições a seguir Agregado reciclado é o material obtido de proces sos de reciclagem de rejeitos ou subprodutos da produção industrial mineração ou construção ou demolição de construção civil e inclui agregados recuperados de concreto fresco por lavagem Agregado reciclado de resíduo de construção civil é o material granular obtido pelo beneficia mento de resíduos de construção ou demolição civil previamente triados e pertencentes à classe N resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados conforme Resolução 307 do Conselho Nacional do Meio AmbienteCONAMA Esse material é classificado em dois tipos agregado reciclado de concreto ARC e agregado reciclado misto ARM O primeiro é definido como o material granular obtido por reciclagem de resíduos de concreto fresco ou endurecido constituído na fração graúda 475 mm de no mínimo 90 em massa de fragmentos à base de cimento ou de material pétreo O ARM é um material de mesmas características mas sua fração grossa é constituída por menos de 90 em massa de fragmentos à base de cimento ou de material pétreo 186 Propriedades do Concreto Referências 31 F A Shergold The percentage voids in compacted gravei as a measure of its angularity Mag Concr Res 5 No 13 pp 310 1953 32 P J F Wright A method of measuring the surface texture of aggregate Mag Concr Res 5 No 2 pp 15160 1955 33 M F Kaplan Flexural and compressive strength of concrete as affected by the properties of coarse aggregates J Amer Concr Inst 55 pp 1193208 1959 34 M F Kaplan The effects of the properties of coarse aggregates on the workability of concrete Mag Concr Res 10 No 29 pp 6374 1958 35 S Walker and D L Bloem Studies of flexural strength of concrete Part l Effects of different graveis and cements Nat Readymixed Concr Assoe Joint Researeh Laboratory Publ No 3 Washington DC July 1956 36 D O Woolf Toughness hardness abrasion strength and elastic properties ASTM Sp 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and Mi xing Ed P J M Bartos International RILEM Workshop pp 5565 London Spon 1994 389 F P Nichols Manufactured sand and crushed stone in Portland cement concrete Concre te International 4 No 8 pp 5663 1982 390 B Gonzales Fonteboa et ai Shear friction capacity of recycled concretes Materiales de Construccin 60 No 299 pp 5367 391 P E Regan et ai The influence of aggregate type on the shear resistance of reinforced concrete The Structural Engineer 6 Dec pp 2732 2005 392 G True and D Searle Digital imaging and analysis cores aggregate particles and flat surfaces Concrete 46 No 6 pp 1618 20 393 A Peyvandi et ai Recycled glass concrete Concrete International 35 January 2013 pp 2932 4 Concreto fresco Embora o concreto fresco não seja o foco principal deve ser destacado que a resistência do concreto com uma mistura de determinadas proporções é bastante influenciada por seu grau de adensamento Assim é fundamental que a consistência da mistura seja tal que o concreto possa ser transportado lançado adensado e acabado facilmente e sem segregação Este capítulo portanto é dedicado às propriedades do concreto no estado fresco que contribuem para esse objetivo Antes de analisar o concreto fresco deve ser observado que os três primeiros capí tulos discutiram somente dois dos três materiais essenciais para o concreto o cimento e os agregados O terceiro ingrediente essencial é a água que será discutida a seguir É adequado citar aqui que a maioria dos concretos senão todos também contém aditivos tema do Capítulo 5 Qualidade da água de amassamento A principal influência da quantidade de água de amassamento na resistência do concreto será abordada no Capítulo 6 De qualquer forma as pesquisas sobre concreto geralmente têm demonstrado pouco interesse na água de amassamento Reconhecidamente a água é necessária para produzir uma mistura de trabalhabilidade adequada e é claro para hidratar o cimento ou conforme mencionado anteriormente somente parte do cimento Assim relativamente poucos estudos acerca da qualidade da água são desenvolvidos A água entretanto não é somente um líquido utilizado para produzir concreto ela está envolvida em toda a vida útil do concreto para o bem e para o mal Excluídas as ações decorrentes do carregamento a maioria das ações atuantes no concreto em serviço envolve a água seja pura seja transportando sais ou sólidos A água além de atuar na trabalhabi lidade e na resistência exerce importante influência nos seguintes aspectos pega hidrata ção exsudação retração por secagem fluência ingresso de sais ruptura brusca de concre tos de relação águacimento muito baixa colmatação autógena manchamento superficial ataque quimico ao concreto corrosão de armaduras gelo e degelo carbonatação reação álcaliagregado propriedades térmicas resistividade elétrica cavitação e erosão e quali dade da água potável passante por tubos de concreto ou tubos revestidos com argamassa Como algumas influências são benéficas e outras são nocivas pode ser dito que a água e o concreto têm uma relação de amor e ódio De fato esse é o título de um capí tulo do livro Neville on concrete an examination of issues in concrete practice4122 Outro capítulo do mesmo livro é intitulado Water Cinderella ingredient of concrete Capítulo 4 Concreto fresco 191 Por essas razões a adequabilidade das águas de amassamento e para cura deve ser estudada Deve ser feita a distinção entre a qualidade da água de amassamento e o ataque ao concreto por águas agressivas Na realidade algumas águas que afetam negativamente o concreto endurecido podem ser inofensivas ou até mesmo benéficas quando utilizadas para o amassamento415 A qualidade da água usada para cura do concreto é analisada na página 338 A água de amassamento não deve conter substâncias orgânicas indesejáveis ou constituintes inorgânicos em quantidades excessivas No entanto os limites de consti tuintes prejudiciais não são bem conhecidos Além disso não devem ser impostas res trições desnecessárias que possam ser economicamente prejudiciais Alguns limites são especificados na BS EN 10082002 Em muitas especificações a qualidade da água é estabelecida por uma cláusula que cita que a água deve ser potável Essa água raramente contém sólidos inorgânicos dissolvidos em quantidade superior a 2000 partes por milhão ppm e como regra geral contém menos do que 1000 ppm Para uma relação águacimento de 050 este último teor corresponde a uma quantidade de sólidos de 005 da massa de cimento e qualquer efeito dos sólidos comuns será mínimo Embora a utilização de água potável seja em geral aceita para o amassamento do concreto existem algumas exceções Por exemplo em algumas regiões áridas a água potável local é salina e pode conter uma quantidade excessiva de cloretos Além disso algumas águas minerais contêm quantidades indesejáveis de carbonatos e bicarbonatos alcalinos que podem contribuir para a reação álcalisílica Por outro lado algumas águas não adequadas ao consumo humano podem ser utilizadas satisfatoriamente para a produção de concreto Como regra a água com pH entre 60 e 80433 ou possivelmente até 90 que não tenha sabor salobro é adequada para o uso mas coloração escura ou mau cheiro não significam necessariamente que existam substâncias deletérias4 16 Uma maneira simples de determinar a adequação dessa água é comparar o tempo de pega do cimento e a resistência de cubos de arga massa utilizando a água em questão com os resultados obtidos utilizando uma água reconhecida como boa ou destilada não há diferença significativa entre o compor tamento da água destilada e o da água potável comum Uma tolerância de cerca de 10 é normalmente admitida para considerar variações aleatórias da resistência415 A BS EN 10082002 também especifica o valor de 10 Esses ensaios são recomendados para águas que não possuam histórico de uso e que contenham sólidos acima de 2000 ppm ou carbonatos ou bicarbonatos alcalinos acima de 1000 ppm Quando existirem sólidos incomuns também se recomenda o ensaio Os limites de cloretos de sulfatos e de álcalis são dados pela BS EN 10082002 e pela ASTM C 160206 Devido a grandes quantidades de argila e de silte serem indesejáveis no concreto a água de amassamento com elevado teor de sólidos em suspensão deve ser mantida em uma bacia de decantação antes do uso47 Entretanto a água utilizada para a lavagem de caminhõesbetoneira é adequada para o uso como água de amassamento desde que N de RT A NBR 1590012009 determina os requisitos para a água de amassamento do con creto São estabelecidas exigências entre outros aspectos em relação aos teores de cloretos de sulfatos e de álcalis Há também exigências em relação aos tempos de início e fim de pega e à resistência à compressão 192 Propriedades do Concreto obviamente tenha sido considerada adequada na primeira utilização A ASTM C 94 9409a e a BS EN 10082002 estabelecem os requisitos para o uso da água de lavagem Claramente cimentos e aditivos diferentes dos utilizados originalmente não devem ser incluídos O uso de água de lavagem de caminhões é um importante tópico mas está fora do escopo deste livro Águas naturais levemente ácidas são inofensivas mas as águas que contêm ácidos húmicos ou orgânicos podem influenciar negativamente o endurecimento do concreto Estas águas bem como a água altamente alcalina devem ser ensaiadas Os efeitos dos diversos íons são variados conforme relatado por Steinour415 É interessante destacar que a presença de algas na água de amassamento resulta em incorporação de ar e em uma consequente diminuição da resistência413 Conforme o apêndice da BS 31481980 as algas formadoras de limo verde ou marrom devem ser vistas com ressalvas e a água que as contém deve ser ensaiada A água salobra contém cloretos e sulfatos Quando o cloreto não excede 500 ppm ou o S03 não é superior a 1000 ppm a água é considerada inofensiva mas águas com teores de sal ainda maiores têm sido utilizadas satisfatoriamente435 O apêndice da BS 31481980 estabelece limites para cloretos e para S03 iguais aos citados e recomenda também que os carbonatos e bicarbonatos alcalinos não excedam 1000 ppm Limites um pouco menos rigorosos são citados na literatura americana433 A água do mar tem salinidade total aproximada de 35 78 dos sólidos dissol vidos são NaCl e 15 são MgC12 e MgS04 ver página 537 e produz uma resistência inicial um pouco mais alta mas uma resistência final menor a diminuição da resistên cia costuma ser inferior a 15425 o que frequentemente é tolerado Enquanto alguns ensaios sugerem que a água do mar acelera levemente o tempo de pega do cimento outros427 mostram uma redução significativa no tempo de início de pega mas que não necessariamente influencia o tempo de fim de pega Em geral os efeitos sobre a pega não são importantes se a água for aceitável para os aspectos relacionados à resistência A BS EN 10082002 especifica uma tolerância de 25 minutos para tempo de início de pega e de 12 horas para o tempo de fim de pega A água que contém grandes quantidades de cloretos por exemplo a água do mar tende a gerar umidade constante e eflorescências Essa água portanto não deve ser utilizada em obras de concreto simples em que a aparência dele é importante nem onde será aplicado acabamento à base de gesso49 Muito mais importante é a presença de cloretos em concreto contendo armaduras já que estes podem induzir a corrosão das armaduras Os limites máximos de íons cloreto no concreto são apresentados na página 587 Em relação a isso e também às impurezas na água é importante lembrar que a água colocada na betoneira não é a única fonte de água da mistura Os agregados nor malmente possuem umidade superficial ver página 137 Esta água pode representar uma parcela substancial da água total de amassamento então é importante que ela também seja isenta de materiais nocivos N de RT A NBR 1590012009 define água de lavagem como a água recuperada de processos de preparo do concreto e inclui além da utilizada para a limpeza interna de betoneiras e de bom bas de concreto a água proveniente do processo de recuperação de agregados de concreto fresco A mesma norma estabelece os critérios e as limitações para a utilização dessa água Capítulo 4 Concreto fresco 193 Ensaios realizados com uma variedade de águas para o uso em concreto não mos traram influência na estrutura da pasta de cimento hidratada4103 As discussões anteriores focaram o concreto estrutural armado ou protendido Em situações especiais como por exemplo na construção de contenções em minas podem ser utilizadas águas com alto grau de contaminação AlManaseer et a4102 mostraram que a utilização de água com teores muito elevados de sais de sódio potássio cálcio e magnésio para a produção de um concreto com cimento Portland composto com cinza volante não exerceu influência negativa na resistência Entretanto não há informações sobre o comportamento em longo prazo Também têm sido realizadas pesquisas sobre o uso de água residual doméstica tratada biologicamente como água de amassamento44 mas ainda faltam informações sobre a variabilidade dessas águas sobre os riscos à saú de e sobre o comportamento em longo prazo Na página 190 foi feita referência ao possível efeito do cimento no interior de um tubo de concreto sobre a água destinada ao consumo humano Enquanto a água circular pelo tubo de concreto ou por um conduto revestido com argamassa com velo cidade não ocorrerá qualquer reação quimica importante com o cimento No entanto quando a água estiver quase parada como por exemplo durante a noite em condutos de água doméstica pode ocorrer a lixiviação do cimento Isso pode elevar o pH da água e aumentar os teores de CaC03 elevando a dureza da água O aumento de CaC03 é provocado pelo C02 dissolvido na água e a reação com o CaOHi em água pode também aumentar o teor de alumínio de cálcio de sódio de potássio e de inibidores de corrosão na mistura4122 A água de cura deve em geral atender às exigências da água de amassamento mas deve ser isenta de substâncias que ataquem o concreto endurecido A água pura corren te dissolve o CaOH2 e causa erosão superficial Já a cura de concreto de baixa idade em água do mar pode levar ao ataque às armaduras Massa específica do concreto fresco A massa específica do concreto pode ser determinada experimentalmente pelo ensaio es tabelecido pela ASTM C 13809 ou pela BS EN 1235062009 A massa específica teórica pode ser calculada pela soma das massas de todos os ingredientes necessários para a produção de uma betonada de concreto dividida pelo volume ocupado por esse concreto Ainda conhecendose a massa específica do concreto fresco o rendimento por be tonada pode ser determinado por meio da divisão da massa de todos os ingredientes da betonada pela massa específica do concreto fresco N de RT As normas NBR 1590022009 a NBR 15900112009 estabelecem critérios para a coleta de amostra a análise preliminar e a análise química da água de amassamento A água de es goto e a proveniente de esgoto tratado são consideradas como não adequadas ao uso em concreto A água salobra somente pode ser utilizada em concreto simples N de RT A NBR 126552015 versão corrigida 2015 define betonada como a menor quan tidade de concreto dosado e misturado que pode ser considerada uma unidade A determinação da massa específica do concreto fresco é normalizada no Brasil pela NBR 98332008 versão corrigida 2009 A mesma norma estabelece os procedimentos para os cálculos do rendimento e do teor de ar do concreto 194 Propriedades do Concreto Definição de trabalhabilidade Um concreto que pode ser facilmente adensado é considerado um concreto trabalhável Entretanto dizer que trabalhabilidade significa simplesmente facilidade de lançamento e resistência à segregação é dar uma definição muito vaga a essa importante proprie dade Além disso a trabalhabilidade necessária para uma situação específica pode de pender dos meios de adensamento disponíveis Da mesma forma a trabalhabilidade adequada para concreto massa não necessariamente é suficiente para seções esbeltas de difícil acesso ou densamente armadas Por essas razões a trabalhabilidade deve ser definida como uma propriedade física do concreto em si sem referência às situações de um tipo de construção específico Para chegar a essa definição é necessário considerar o que acontece quando o concreto está sendo adensado Seja o adensamento obtido por apiloamento ou por vibração o processo consiste essencialmente na eliminação do ar aprisionado no concreto até a obtenção da configuração mais densa possível para determinada mis tura Assim a energia aplicada é utilizada para vencer os atritos entre as partículas individuais no concreto e entre o concreto e a superfície da fôrma ou da armadura Estes podem ser denominados respectivamente atrito interno e atrito superficial Além disso parte da energia é despendida na vibração da fôrma ou de parcelas do concreto já totalmente adensado Portanto a energia empregada pode ser considera da em parte desperdiçada e em parte útil devido a esta ser a que abrange o esforço para superar os atritos interno e superficial Como somente o atrito interno é uma propriedade intrínseca da mistura a trabalhabilidade pode ser mais bem de finida como a quantidade de energia interna útil necessária para produzir o adensa mento completo Essa definição foi apresentada por Glanville et a41 que estudaram profundamente o tema de adensamento e trabalhabilidade A ASTM C 12509a de fine trabalhabilidade de um modo mais qualitativo é a propriedade determinante do esforço necessário ao manuseio de uma quantidade de concreto recémmisturado com a mínima perda de homogeneidade Já a definição apresentada no ACI l 16R 90446 é a propriedade do concreto ou da argamassa recémmisturados que determi na a facilidade e a homogeneidade com que podem ser misturados lançados aden sados e acabados Outro termo utilizado para descrever a condição do concreto fresco é consistência Em linguagem comum essa palavra se refere à firmeza da forma de uma substância ou à facilidade com a qual ela flui No caso do concreto algumas vezes a consistência é adotada para traduzir o grau de umidade a quantidade de água na mistura pois dentro de certos limites concretos mais úmidos são mais trabalháveis do que concretos secos com menor quantidade de água Contudo concretos de mesma consistência podem ter diferentes trabalhabilidades O ACI define consistência como a mobilidade relativa ou a capacidade de fluidez do concreto ou da argamassa recémmisturados446 e ela é medida pelo abatimento de tronco de cone Existe uma abundância de variações de definições de trabalhabilidade e de con sistência na literatura técnica mas são todas de caráter qualitativo e mais decorrentes de opiniões pessoais do que de fundamento científico O mesmo se aplica à grande quantidade de termos como fluidez mobilidade e bombeabilidade Há também o ter mo estabilidade que se refere à coesão da mistura ou seja à sua resistência à segre Capítulo 4 Concreto fresco 195 gação Esses termos realmente têm significados específicos mas dependem do contexto pois raramente podem ser utilizados como uma descrição objetiva e quantitativa de um concreto Uma boa revisão das tentativas de definir esses diversos termos é apresentada por Bartos 45 6 entre outros A necessidade de trabalhabilidade suficiente Até o momento a trabalhabilidade foi discutida simplesmente como uma propriedade do concreto fresco Entretanto ela é uma propriedade vital em relação ao produto aca bado pois o concreto deve ter uma trabalhabilidade que permita o máximo adensamen to possível com uma quantidade razoável de energia ou com a quantidade de esforço que for possível aplicar em determinadas condições A necessidade de adensamento se torna aparente a partir da análise da relação entre o grau de adensamento e a resistência resultante É interessante expressar essa relação como uma massa relativa ou seja a relação entre a massa específica real de um determinado concreto e a massa específica da mesma mistura totalmente adensada Da mesma forma a relação entre a resistência do concreto parcialmente adensado e a resistência da mesma mistura totalmente adensada pode ser denominada resistên cia relativa Portanto a relação entre a resistência relativa e a massa específica relativa tem a forma apresentada na Figura 41 A presença de vazios no concreto causa uma grande redução em sua resistência 5 de vazios implicam em uma redução de 30 e até mesmo 2 de vazios podem resultar em uma diminuição da resistência superior a 1041 Isso é claro está em conformidade com a expressão de Féret que relaciona a resistência com a soma dos volumes da água e do ar na pasta de cimento endurecida ver página 285 Os vazios no concreto são constituídos tanto por bolhas de ar aprisionado quanto por espaços originados após o excesso de água ter sido removido O volume deste últi mo depende principalmente da relação águacimento da mistura e em menor escala podem existir vazios advindos da água aprisionada embaixo das grandes partículas de agregados ou das armaduras As bolhas de ar representam o ar acidental ou seja vazios entre os grãos dos agregados originalmente em estado solto Elas são determi nadas pela granulometria das partículas mais finas da mistura e são removidas mais facilmente de misturas mais úmidas do que de misturas secas Concluise então que lO 08 lii 06 e O 04 o 02 i Massa específica relativa Figura 41 Relação entre a resistência relativa e a massa específica relativa Crown copyright41 196 Propriedades do Concreto para determinado método de adensamento deve existir um teor ótimo de água na mis tura de forma que a soma dos volumes das bolhas de ar e dos espaços decorrentes da água seja mínima A maior massa específica relativa do concreto será obtida com esse teor ótimo de água Pode ser visto no entanto que o teor ótimo de água varia para os diferentes métodos de adensamento Fatores que afetam a trabalhabilidade O principal fator é o teor de água na mistura expresso em quilogramas ou litros de água por metro cúbico de concreto É interessante considerar mesmo que aproxima damente que para determinados tipo e granulometria do agregado e trabalhabilidade do concreto o teor de água é independente da relação agregadocimento ou do teor de cimento da mistura Com base nessa consideração é possível estimar as proporções de concretos com diferentes consumos de cimento Na Tabela 41 são apresentados valores típicos do teor de água para diferentes abatimentos e dimensões máximas do agregado Esses valores são aplicáveis somente a concretos sem ar incorporado Nos casos de concretos com ar incorporado o teor de água pode ser reduzido conforme os dados da Figura 4242 Esses dados são somente indicativos pois o efeito do ar in corporado na trabalhabilidade depende das proporções da mistura conforme descrito detalhadamente na página 583 Caso o teor de água e as outras proporções da mistura sejam constantes a traba lhabilidade é determinada pela dimensão máxima do agregado sua granulometria sua forma e sua textura A influência desses fatores foi discutida no Capítulo 3 A granulo metria e a relação águacimento entretanto devem ser analisadas em conjunto já que uma granulometria que produz um concreto mais trabalhável com uma relação água cimento específica pode não ser a melhor granulometria para uma relação diferente 50 Ar adicionado 40 6 Oli 30 O O o 20 O i 10 o 200 250 300 350 400 450 500 550 Cimento kgmJ Figura 42 Redução na demanda da água de amassamento devido à adição de ar por aditivo incorporador de ar 2 Tabela 41 Teores de água aproximados para diferentes abatimentos de tronco de cone e dimensões máximas do agregado baseados parcialmente no método da National Aggregates Association dos Estados Unidos Teor de ãgua do concreto kgm Abatimento de 2550 mm Abatimento de 75100 mm Abatimento de 150175 mm Dimensão mãxima Agregado Agregado Agregado Agregado Agregado Agregado do agregado mm arredondado anguloso arredondado anguloso arredondado anguloso 95 185 210 200 225 220 250 127 175 200 195 215 210 235 190 165 190 185 205 200 220 254 155 175 175 200 195 210 38I 150 165 165 185 185 200 508 140 160 160 180 170 185 762 135 155 155 170 165 180 n Ili 1J t e o n o i n g 8 IO 198 Propriedades do Concreto Em especial quanto maior for a relação águacimento mais fina será a granulome tria necessária para uma maior trabalhabilidade Na realidade para uma dada relação águacimento existe uma relação entre agregado graúdo e agregado miúdo para deter minados materiais que resulta em maior trabalhabilidade41 Por outro lado para determinada trabalhabilidade existe uma relação agregado graúdoagregado miúdo que demanda menor quantidade de água A influência desses fatores foi discutida no Capítulo 3 Entretanto deve ser lembrado que quando foram discutidas as granulometrias de agregados necessárias para uma trabalhabilidade satisfatória foram estabelecidas proporções em massa portanto isso somente será válido para agregados de massa es pecífica constante Na realidade a trabalhabilidade é determinada pelas proporções vo lumétricas das partículas de diferentes dimensões de modo que quando são utilizados agregados de diferentes massas específicas por exemplo nos casos de alguns agregados leves ou de misturas com agregados comuns e leves as proporções da mistura devem ser estimadas com base no volume absoluto de cada fração de dimensão Isso também se aplica ao concreto com ar incorporado devido ao ar se comportar como partículas finas sem peso Um exemplo de cálculo baseado no volume absoluto é dado na página 777 A influência das propriedades do agregado na trabalhabilidade diminui com o au mento do consumo de cimento da mistura e possivelmente desaparece completamente quando a relação agregadocimento for menor do que 2 112 ou 2 Na prática a previsão da influência das proporções da mistura na trabalhabi lidade requer cuidado já que dos três fatores a relação águacimento a relação agregadocimento e o teor de água somente dois são independentes Por exemplo caso a relação agregadocimento seja reduzida e a relação águacimento seja mantida constante o teor de água aumentará e em consequência disso a trabalhabilidade também aumentará Por outro lado se o teor de água for mantido constante e a relação agregadocimento for reduzida a relação águacimento diminuirá mas a tra balhabilidade não será significativamente afetada Uma última restrição é necessária devido a alguns efeitos secundários uma relação agregadocimento menor implica uma maior área superficial total de sólidos agregados e cimento de forma que a mesma quantidade de água resulta em uma trabalhabilidade um pouco menor Isso pode ser compensado pelo uso de agregados com granulometria um pouco mais grossa Também existem outros fatores secundários como a finura do cimento mas sua influência ainda é controversa Medida da trabalhabilidade Infelizmente não existe um método aceito que avalie diretamente a trabalhabilidade segundo qualquer uma das definições apresentadas na página 195 Inúmeras tentativas têm sido feitas para correlacionar a trabalhabilidade com alguma medida física de fácil determinação mas nenhuma delas é totalmente satisfatória embora possam fornecer informações úteis com certa variação sobre a trabalhabilidade Abatimento de tronco de cone Esse é um ensaio bastante utilizado em canteiros de obras em todo o mundo O ensaio de abatimento não mede a trabalhabilidade do concreto embora seja descrito pelo ACI Capítulo 4 Concreto fresco 199 l 16R90446 como uma medida da consistência mas é bastante útil na identificação de variações na uniformidade de uma mistura de determinadas proporções O ensaio de abatimento de tronco de cone é prescrito pela ASTM C 14310 e pela BS 1881 103 1993 O molde para o ensaio é um tronco de cone de 300 mm de altura Ele é posicionado sobre uma superfície lisa com a menor abertura para cima e preenchido com concreto em três camadas Cada camada recebe 25 golpes de uma haste metálica padronizada com diâmetro de 16 mm e com a ponta arredondada A camada final é rasada por uma desempenadeira e pela ação de movimentos de rolagem da haste metá lica O molde deve estar firmemente imobilizado contra sua base durante toda a opera ção tarefa facilitada pelas alças e pelos apoios para os pés existentes no molde Imediatamente após o preenchimento o molde é erguido lentamente e o concreto liberado sofre um abatimento daí o nome do ensaio A diminuição na altura do con creto após a realização do ensaio é denominada abatimento de tronco de cone e é medida com uma aproximação de 5 mm Conforme a BS EN 1235022009 o abatimento deve ser medido no ponto mais elevado ou no centro inicial deslocado segundo a ASTM C 14310 Com o objetivo de reduzir a influência do atrito superficial no resultado a superfície interna do molde e sua base devem ser umedecidos antes da realização de cada ensaio e antes da elevação do molde devem ser retirados quaisquer resíduos de concreto que possam ter caído acidentalmente na área ao redor da base do molde Caso em vez de resultar em um abatimento uniforme como no abatimento ver dadeiro Figura 43 uma das metades do cone deslize segundo um plano inclinado dizse que ocorreu um abatimento cisalhado e o ensaio deve então ser repetido A ocorrência continuada de abatimento cisalhado pode ser um indicativo de misturas ás peras o que aponta para uma falta de coesão na mistura Misturas de consistência seca têm abatimento zero de modo que no campo das misturas secas nenhuma variação pode ser detectada entre misturas de diferentes tra balhabilidades Misturas ricas apresentam comportamento satisfatório e o abatimento de tronco de cone é sensível a variações na trabalhabilidade Entretanto em misturas pobres com tendência à aspereza um abatimento verdadeiro pode facilmente se tornar cisalhado ou até mesmo colapsado Figura 43 e valores com grandes variações podem ser obtidos de diferentes amostras da mesma mistura As faixas de variação aproximada do abatimento para diferentes trabalhabilidades em uma forma modificada das propostas por Bartos456 são dadas na Tabela 42 A Tabe la 43 por sua vez mostra a classificação europeia proposta na BS EN 20612000 Uma das razões para as diferenças entre as duas tabelas é que o procedimento europeu deter mina a medição com uma aproximação de 10 mm Contudo deve ser lembrado que com diferentes agregados especialmente com diferentes teores de agregados miúdos o mesmo abatimento pode ser associado a diferentes trabalhabilidades já que ele não tem qualquer relação inequívoca com a trabalhabilidade Além disso o abatimento não avalia a facilida N de RT É comumente utilizada a denominação do ensaio em língua inglesa slump test ou simplesmente slump N de RT No Brasil o ensaio de abatimento de tronco de cone é normalizado pela NBR NM 671998 Os procedimentos são semelhantes aos citados e a medida do abatimento do concreto é feita na posição equivalente à altura média do concreto desmoldado 200 Propriedades do Concreto Verdadeiro Cisalhado Colapsado Figura 43 Abatimentos verdadeiro cisalhado e colapsado Tabela 42 Tipos de trabalhabilidade e variações do abatimento Tipo de trabalhabilidade Abatimento zero Muito baixa Baixa Média Alta Muito alta Abatimento mm o 510 1530 3575 80155 160 ao colapso Tabela 43 Classes de trabalhabilidade e variações do abatimento Classe de trabalhabilidade Sl S2 S3 S4 Abatimento mm 1040 5090 100150 160 de de adensamento do concreto e como o abatimento acontece somente pelo peso próprio do concreto ele não reflete o comportamento em condições dinâmicas como vibração acabamento bombeamento ou movimentação por tubo tremonha ou tubo tremie Pode se dizer que o abatimento mostra a deformação40 do concreto fresco Apesar dessas limitações o ensaio de abatimento é muito útil em canteiros de obras para verificar a variação ao longo de um período de tempo ou entre betonadas dos materiais que estão sendo carregados na betoneira Um aumento do abatimento pode indicar por exemplo que o teor de umidade dos agregados apresentou uma elevação inesperada Outra causa pode ser uma alteração na granulometria dos agregados como N de RT A NBR 89532015 apresenta a classificação dos concretos estruturais em relação a resistência massa específica e consistência Em relação a este último aspecto são estabelecidas cinco classes com o abatimento A medido em mm variando entre dois limites São elas SlO 10 s A 50 S50 50 s A 100 SlOO 100 s A 160 Sl60 160 s A 220 e S200 A 220 Também são citados exemplos de aplicações típicas de cada classe Capítulo 4 Concreto fresco 201 uma deficiência de areia Um abatimento muito alto ou muito baixo dá um aviso ime diato e permite que o operador corrija a situação A aplicabilidade do ensaio de abati mento bem como sua simplicidade são responsáveis pelo seu uso disseminado Um ensaio de miniabatimento foi desenvolvido com o objetivo de determinar a influência de aditivos redutores de água e de superplastificantes na pasta de cimento pura4105 O ensaio pode ser útil para esse fim específico mas é importante lembrar que a trabalhabilidade do concreto também é afetada por outros fatores além das proprie dades da pasta Ensaio do fator de compactação Não existe um método de aceitação geral para determinar de forma direta a quanti dade de trabalho necessária para a obtenção do adensamento completo que é a defini ção de trabalhabilidade41 Provavelmente o melhor ensaio ainda disponível utiliza um princípio inverso a determinação do grau de adensamento obtido pela aplicação de uma determinada quantidade de trabalho O esforço aplicado inclui necessariamente aquele realizado para vencer o atrito superficial mas este é reduzido ao mínimo apesar de o atrito real provavelmente variar com a trabalhabilidade da mistura O grau de adensamento denominado fator de compactação é determinado pela massa específica relativa ou seja a relação entre a massa específica real obtida no en saio e a massa específica do mesmo concreto totalmente adensado O ensaio conhecido como ensaio do fator de compactação está descrito na BS 1881103 1993 e no ACI 211375 revisado em 1987 reaprovado em 1992470 e é ade quado para concretos com agregados de dimensão máxima de até 40 mm O equipa mento consiste essencialmente em dois funis cada um na forma de um tronco de cone e em um cilindro e os três são posicionados um em cima do outro Os funis possuem portas articuladas na parte inferior conforme mostrado na Figura 44 Todas as super ficies internas são polidas para reduzir o atrito O funil superior é preenchido cuidadosamente com concreto de modo que nesta eta pa não seja aplicado qualquer esforço ao concreto que possa resultar em seu adensamen to A porta inferior do funil é então aberta e o concreto cai no funil abaixo Este funil menor do que o superior é preenchido até extravasar contendo assim aproximadamente sempre a mesma quantidade de concreto na condição padrão Isso reduz a influência do operador no preenchimento do funil superior A porta inferior do funil inferior é aberta e o concreto cai no cilindro O excesso de concreto é rasado por duas réguas deslizantes e assim é determinada a massa líquida do concreto no cilindro de volume conhecido A massa específica do concreto no cilindro é calculada e o valor obtido é dividido pela massa específica do concreto totalmente adensado o resultado da divisão é defi nido como o fator de compactação O valor da última massa específica pode ser obtido pelo preenchimento do cilindro com concreto em quatro camadas cada uma delas com pactada ou vibrada também podendo ser calculado a partir dos volumes absolutos dos ingredientes da mistura O fator de compactação ainda pode ser calculado a partir da redução de volume que ocorre quando há adensamento total de um volume definido de concreto parcialmente adensado pela passagem através dos funis O equipamento do ensaio do fator de compactação mostrado na Figura 44 tem cerca de 12 m de altura e seu uso é em geral limitado a obras de pavimentação e a indústrias de prémoldados de concreto 202 Propriedades do Concreto Figura 44 Aparelho do ensaio do fator de compactação A Tabela 44 apresenta valores do fator de compactação para diferentes trabalha bilidades43 Diferentemente do que ocorre no ensaio de abatimento as variações na tra balhabilidade de concretos secos são mostradas com uma grande variação no fator de compactação ou seja o ensaio é mais sensível na extremidade da escala correspondente à baixa trabalhabilidade do que na de elevada trabalhabilidade Apesar disso misturas muito secas tendem a aderir a um ou a ambos os funis e o material deve ser solto com golpes suaves de uma haste metálica Além disso para um concreto de trabalhabilidade muito baixa aparentemente o trabalho real necessário para o adensamento total depen de da riqueza da mistura enquanto o fator de compactação não misturas pobres neces sitam de maior esforço do que as ricas44 Isso significa dizer que o conceito implícito de que todas as misturas com mesmo fator de compactação exigem a mesma quantidade de esforço não é sempre válido Da mesma maneira a hipótese mencionada anterior Tabela 44 Tipos de trabalhabilidade e fatores de compactação 43 Tipo de trabalhabilidade Muito baixa Baixa Média Alta Fator de compactação 078 085 092 095 Abatimento correspondente mm 0 25 25 50 50 100 100 175 Capítulo 4 Concreto fresco 203 mente de que o trabalho desperdiçado representa uma proporção constante do trabalho total realizado independentemente das propriedades da mistura não é totalmente cor reta Apesar disso o ensaio do fator de compactação fornece indiscutivelmente uma boa avaliação da trabalhabilidade Ensaio de fluidez da ASTM Esse ensaio de laboratório dá uma indicação da consistência do concreto e de sua tendência à segregação pela medida do espalhamento de um monte de concreto em uma mesa submetida a quedas controladas Ele também fornece uma boa avaliação da consistência de misturas rijas ricas e bastante coesas O ensaio era normalizado pela ASTM C 12439 reaprovada em 1966 que foi cancelada em 1974 devido ao ensaio ser pouco utilizado mas não devido a ser inadequado Ensaio de remoldagem A mesa com queda controlada é utilizada nesse outro ensaio no qual a verificação da trabalhabilidade é feita com base no esforço realizado para alterar a forma de uma amostra de concreto Esse ensaio conhecido como ensaio de remoldagem foi desenvol vido por Powers45 O equipamento é mostrado esquematicamente na Figura 45 Um tronco de cone normalizado do ensaio de abatimento é colocado no interior de um cilindro com diâme tro de 305 mm e altura de 203 mm fixado firmemente a uma mesa de fluidez ajustada para possibilitar uma queda de 63 mm No interior do cilindro principal existe um anel com diâmetro de 210 mm e altura de 127 mm A distância entre a base do anel interno e a base do cilindro principal pode ser regulada entre 67 e 76 mm O tronco de cone de abatimento é preenchido de modo normalizado e removido e em seguida é colocado um disco ligado a uma haste com massa de 19 kg sobre o concreto A mesa é movimentada com uma velocidade de uma queda por segundo até que o disco esteja 81 mm acima da base Nesse estágio a forma do concreto foi alterada de um tronco de cone para um cilindro O esforço necessário para a obtenção dessa re moldagem é expresso pelo número de quedas realizadas sendo que para misturas secas esse número é bastante elevado É um ensaio acima de tudo de laboratório mas é válido devido ao esforço de re moldagem aparentemente ter grande relação com a trabalhabilidade Ensaio Vebe Esse é um aperfeiçoamento do ensaio de remoldagem em que o anel interno do apa relho de Powers é retirado e o adensamento é obtido por vibração em vez de ser por meio de quedas da mesa O aparelho é mostrado de forma esquemática na Figura 46 O nome Vebe é derivado das iniciais de V Bãhrner sueco que desenvolveu o ensaio N de RT A mesa de fluidez é um equipamento utilizado em ensaios de argamassa e de concreto com o objetivo de determinar a consistência Consiste em uma mesa circular metáli ca apoiada sobre uma haste também metálica fixada na posição central Essa haste recebe um movimento vertical ascendente de um dispositivo excêntrico o que ocasiona sua queda de uma altura determinada 204 Propriedades do Concreto Haste Massa da haste e do disco 19 kg Diâmetro 206 mm 1 Diâmetro 1 11 210 mm lfilllililÍ rmillllrt Anel interno Anel externo 1 I I I 1 1 I 1 E E r N I I 1 305 mm Figura 45 Aparelho do ensaio de remoldagem Figura 46 Aparelho do ensaio Vebe Variável 67 70 73 76 mm Capítulo 4 Concreto fresco 205 Esse ensaio é normalizado pelas normas BS EN 1235032009 e ACI 211375 revisado em 1987470 Considerase que a remoldagem está completa quando o disco de vidro estiver totalmente coberto com concreto e todas as cavidades na superfície do concreto ti verem desaparecido Essa avaliação é visual e a dificuldade em estabelecer o fim do ensaio pode ser uma fonte de erro Para superar tal dificuldade pode ser instalado um equipamento de operação automática para registrar o movimento da placa em relação ao tempo O adensamento é obtido pela utilização de uma mesa vibratória com uma massa excêntrica girando entre 50 e 60 Hz e com uma aceleração máxima entre 3g e 4g Con siderase que a energia aplicada para o adensamento é uma medida da trabalhabilidade da mistura Essa medida é expressa pelo tempo denominado tempo Vebe em segun dos necessário para a completa remoldagem Em algumas ocasiões é aplicada uma correção para a alteração do volume do concreto de V2 antes da vibração para V1 após a vibração multiplicando o tempo por VV O ensaio é adequado para misturas com tempo Vebe entre três e 30 segundos O Vebe é um bom ensaio de laboratório em especial para misturas muito secas Essa é uma diferença em relação ao ensaio do fator de compactação em que um erro pode ser introduzido pela tendência de algumas misturas secas a aderir aos funis Outra vantagem do ensaio Vebe é o fato de o manuseio do concreto durante o ensaio ser relati vamente próximo aos métodos de lançamento na prática Tanto o ensaio Vebe quanto o de remoldagem determinam o tempo necessário para a obtenção do adensamento que é relacionado ao trabalho total executado Ensaio da mesa de espalhamento Esse ensaio desenvolvido na Alemanha em 1933 era normalizado pela BS 18811051984 e é adequado para concretos de alta e muito alta trabalhabilidade in cluindo concretos fluidos ver página 272 que apresentariam abatimento colapsado O aparelho com massa total de 16 kg consiste em uma placa de madeira coberta por uma chapa de aço Essa placa é unida através de dobradiças de um dos lados a uma placabase ambas quadradas com 700 mm de lado A placa superior pode ser er guida até determinado ponto onde existe uma peça que limita a elevação da borda livre a 40 mm Marcas indicam a posição para a colocação do concreto na placa A parte superior da placa é umedecida e um tronco de cone de 200 mm de altura 200 mm de diâmetro inferior e 130 mm de diâmetro superior é posicionado sobre ela O tronco de cone é preenchido com concreto e levemente compactado com um soquete de madeira conforme procedimento prescrito O excesso de concreto é removido a mesa é limpa e após um intervalo de 30 segundos a placa superior é erguida 15 vezes em um intervalo de 45 a 75 segundos evitandose um impacto significativo no limita dor Devido às quedas o concreto se espalha e o espalhamento máximo paralelo aos dois lados da placa é medido A média desses dois valores com aproximação de milime tro representa o espalhamento O ensaio é adequado para misturas com espalhamento entre 340 e 600 mm A falta de uniformidade e de coesão do concreto espalhado é um indício de falta de coesão da mistura A norma atual é a BS EN 1235052010 Uma pesquisa realizada em laboratório439 mostrou uma relação linear entre o es palhamento e o abatimento mas os ensaios realizados tinham âmbito limitado já que 206 Propriedades do Concreto incluíam somente um tipo de agregado e uma granulometria Além disso não foram considerados os efeitos das condições locais Em função disso os resultados não podem ser generalizados e seria imprudente considerar os ensaios de abatimento e de espalha mento como permutáveis Em princípio os dois ensaios não medem o mesmo fenômeno físico de forma que não há razão para esperar uma relação simples entre eles quando a granulometria a forma do agregado ou o teor de material fino da mistura forem dife rentes Para fins práticos devese adotar um ensaio adequado que possibilite identificar um desvio em relação às proporções especificadas de uma mistura Esse é o ponto de interesse em uma obra Ensaio de penetração de bola e ensaio de adensabilidade O ensaio de penetração de bola é um ensaio de campo simples que consiste na determi nação da profundidade de penetração no concreto fresco de um hemisfério metálico com 152 mm de diâmetro e 136 kg de massa sob a ação do peso próprio Um esboço do equipamento concebido por J W Kelly e conhecido como bola de Kelly é mostrado na Figura 47 A utilização desse ensaio é similar à do ensaio de abatimento de tronco de cone ou seja uma verificação de rotina da consistência para fins de controle Esse é um ensaio americano e raramente é utilizado em outros lugares No entanto é válido considerar o ensaio da bola de Kelly como uma alternativa ao ensaio de abatimento em relação ao qual apresenta algumas vantagens Em especial o ensaio da bola é mais simples mais rápido e mais importante pode ser aplicado ao concreto em um carrinho de mão ou até mesmo nas fôrmas Com o objetivo de evitar o efeito parede a profundidade do concreto a ser ensaiado não deve ser menor do que 200 mm e a distância lateral mínima deve ser de 460 mm Figura 47 Bola de Kelly N de RT No Brasil o ensaio da mesa de espalhamento denominada mesa de Graff é norma lizado pela NBR NM 68 1996 Capítulo 4 Concreto fresco 207 Como esperado não há uma correlação simples entre a penetração e o abatimento já que nenhum dos ensaios avalia uma propriedade básica do concreto somente a res posta a condições específicas Em uma obra quando se utiliza uma determinada mistu ra pode ser obtida uma correlação por exemplo como a mostrada na Figura 4846 Na prática o ensaio da bola é essencialmente utilizado para avaliar variações na mistura como as decorrentes da variação do teor de umidade dos agregados Um ensaio de adensabilidade introduzido pela BS EN 1235042009 determina a redução do volume após a vibração do concreto colocado sem adensamento em um cilindro O grau de adensabilidade é a relação entre a altura do cilindro e a altura do concreto adensado O adensamento é realizado por uma mesa vibratória ou por um vibrador interno Ensaio K de Nasser Entre as diversas tentativas de desenvolver um ensaio simples de trabalhabilidade o ensaio da sonda de Nasser441 merece destaque Esse ensaio utiliza uma sonda tubular de 19 mm de diâmetro com aberturas que permitem a entrada de argamassa no tubo A sonda é inserida verticalmente no concreto fresco em campo evitando assim a amos tragem São medidas a altura de argamassa no tubo após um minuto e a altura residual após a retirada da sonda Considerase4424 106 que as leituras dão uma indicação da consistência e da traba lhabilidade do concreto por serem influenciadas pelas forças internas de coesão adesão e atrito da mistura Desse modo uma mistura muito úmida de elevado abatimento resultaria em um nível relativamente baixo de argamassa retida na sonda fato que é decorrente da segregação A altura residual de argamassa na sonda parece estar rela cionada com o abatimento desde que este não seja superior a 80 mm441 Não obstante a sonda K pode ser utilizada para concretos fluidos 4106 Entretanto esse ensaio não é normalizado nem de uso generalizado 90 80 70 Ê 60 5 50 o 40 e e 30 20 10 o 1 7 o Y V 00 O 7 º T 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Abatimento mm Figura 48 Relação entre a penetração da bola de Kelly e o abatimento46 208 Propriedades do Concreto Ensaio dos dois pontos ensaio Tattersall Tattersa11443 apresentou repetidas vezes críticas a todos os ensaios de trabalhabilidade existentes com o argumento de que eles medem somente um parâmetro O argumento apresentado é que o escoamento do concreto fresco deve ser descrito pelo modelo de Bingham ou seja pela equação onde Z tensão de cisalhamento à velocidade de cisalhamento r T0 tensão de escoamento µ viscosidade plástica Devido a existirem duas incógnitas são necessárias medidas de cisalhamento em duas velocidades daí a denominação ensaio dos dois pontos A tensão de escoa mento representa o valorlimite para o início do escoamento e está intimamente rela cionada com o abatimento407 A viscosidade plástica reflete o aumento da tensão de cisalhamento conforme o aumento da velocidade de escoamento Tattersall443 desenvolveu técnicas para a determinação do torque utilizando uma batedeira de bolo modificada A partir disso foram obtidos dados experimentais rela cionados à tensão de cisalhamento a uma determinada velocidade de cisalhamento e a constantes representando a tensão de escoamento T0 e a viscosidade plástica µ da mistura Estas duas últimas em seu ponto de vista dão uma medida das propriedades reológicas fundamentais do concreto Suas determinações exigem a medida do torque necessária para a rotação do misturador a duas velocidades O equipamento foi modi ficado tanto por Tattersa11443 quanto por Wallevik Gj0rv404 que afirmam que seu equipamento é mais confiável e além disso apresenta um valor mensurável da susceti bilidade da mistura à segregação Os problemas na utilização do método se devem ao equipamento ser pesado complicado e requerer prática na interpretação das leituras pois elas não são dire tamente utilizáveis diferentemente do abatimento Por essas razões esse método é inadequado para tarefas em campo como uma forma de controle mas pode ser im portante no laboratório Em relação à descrição da trabalhabilidade por meio de dois pontos vale a pena destacar que para concreto lançado por robôs é importante estabelecer o valor da viscosidade e da tensão de escoamento bem como a variação desses dois parâmetros com a temperatura e o prazo decorrido desde a mistura Murata Kikukawa407 desen volveram equações para a previsão da viscosidade baseadas na equação da viscosida de de suspensões de alta concentração considerando as propriedades dos agregados e utilizando constantes experimentais Os mesmos autores também desenvolveram uma equação para o valor do escoamento do concreto baseada no abatimento A validade dessa abordagem ainda necessita de confirmação Comparação dos ensaios Deve ser dito de início que nenhuma comparação é possível já que cada ensaio mede o comportamento do concreto sob diferentes condições A utilização específica de cada método foi citada mas vale a pena destacar que a BS 18811983 cancelada mas ainda Capítulo 4 Concreto fresco 209 útil relaciona os métodos de ensaio adequados a concretos de diferentes trabalhabili dades conforme mostra a Tabela 45 O ensaio do fator de compactação é bastante relacionado ao inverso da trabalha bilidade enquanto os ensaios de remoldagem espalhamento e Vebe são funções diretas dela O ensaio Vebe mede propriedades do concreto sob vibração em comparação com as condições de queda livre do ensaio do fator de compactação e de impactos devido às quedas dos ensaios de remoldagem e de espalhamento Todos esses quatro ensaios são satisfatórios em laboratório Entretanto o aparelho do fator de compactação também é adequado para uso em campo Uma indicação da relação entre o fator de compactação e o tempo Vebe é dada na Figura 49 mas somente é aplicável às misturas utilizadas e a relação não deve ser considerada como de aplicação geral devido a depender de fatores como a forma e a textura do agregado ou a existência de ar incorporado bem como das proporções das misturas Para misturas específicas foi obtida uma relação entre o fator de compac tação e o abatimento sendo ela também uma função das propriedades da mistura A relação entre o número de impactos no ensaio de remoldagem de Powers e o abatimento Figura 410 também é definida somente de forma genérica458 Uma indicação geral do comportamento da relação entre o fator de compactação o tempo Vebe e o abatimen to é mostrada na Figura 411414 A influência do teor de cimento na mistura em duas dessas relações é clara A falta de influência no caso da relação entre o abatimento e o tempo Vebe é ilusória devido ao abatimento não ter sensibilidade em uma extremidade da escala baixa trabalhabilidade enquanto para o tempo Vebe ocorre o mesmo na outra extremidade o que justifica a existência de duas linhas assintóticas conectandose somente em um pequeno trecho O ensaio de espalhamento é válido para a determinação da coesão e da trabalhabi lidade de concretos de trabalhabilidade muito elevada ou de concretos fluidos O abatimento e os ensaios de penetração são meramente comparativos e nesse aspecto ambos são muito úteis tirando o fato de que o abatimento não é confiável para misturas pobres nas quais com frequência um bom controle é importante O ensaio de abatimento frequentemente é citado como inútil e como um mau indicador da resistência do concreto4524111 Essas críticas não têm fundamento pois esse ensaio não implica uma medida da resistência potencial do concreto Seu objetivo é verificar a uniformidade do abatimento betonada a betonada e nada mais do que isso Essa verificação é útil ao assegurar que o concreto como lançado tem a trabalhabilidade Tabela 45 Ensaios adequados para misturas de diferentes trabalhabilidades conforme a BS 1881 1983 Trabalhabilidade Muito baixa Baixa Média Alta Muito alta Método TempoVebe Tempo Vebe fator de compactação Fator de compactação abatimento Fator de compactação abatimento espalhamento Espalhamento 21 O Propriedades do Concreto 090 o e a 080 o o O 5 070 o 060 o 4 8 Tempo VebeY sY Figura 49 Relação entre o fator de compactação e o tempo Vebe44 2 o 100 50 O 2 E l z o t A 50 A g o ºººe ª ºº 100 Abatimento mm 12 B 150 Figura 41 O Relação entre o número de impactos com o aparelho de remoldagem de Powers e o abatimento para misturas com agregados miúdos de diferentes finuras 5 20 18 16 14 1 2 o 10 o E 6 4 2 o 06 Capítulo 4 Concreto fresco 211 Relação agregado cimento 6 9 145 t 3 45 6 9 r 1 1 3 9 o 20 40 60 80 100 120 14 20 Abatimento mm 40 Ê 60 5 80 s 100 D 120 C 1 o 140 160 07 08 09 10 Fator de compactação Figura 411 Padrão geral das relações entre os ensaios de trabalhabilidade para misturas de relações agregado cimento variáveis414 desejada Além do mais a simples menção da realização de ensaios concentra a aten ção na central de concreto e o efeito psicológico desse fato é prevenir a atitude de que qualquer coisa serve Deve ser admitido que o ensaio de abatimento que representa uma situação de uma única velocidade de cisalhamento não pode caracterizar completamente a traba lhabilidade do concreto O ensaio pode entretanto fornecer valores comparativos da trabalhabilidade se a única variável for a quantidade de água da mistura pois nessas condições as linhas retas que representam as equações de Bingham não se cruzam443 Um ensaio prático perfeito ainda está por ser desenvolvido Embora possa parecer rudi mentar é válida a observação visual da trabalhabilidade pela manipulação do concreto com uma colher de pedreiro para verificar sua facilidade de acabamento É necessária 212 Propriedades do Concreto experiência mas uma vez adquirida o ensaio a olho em especial para fins de verifi cação da uniformidade é tanto rápido quanto confiável Tempo de enrijecimento do concreto É possível determinar se ocorreu até um determinado grau o enrijecimento do concre to a partir de ensaios na argamassa obtida pelo peneiramento do concreto em uma pe neira de 5 mm de abertura Uma sonda impulsionada por uma mola conhecida como agulha de Proctor é utilizada para determinar os tempos de obtenção de resistência à penetração de 35 MPa e de 276 MPa O primeiro é denominado início de pega e indica que o concreto se tornou muito rijo para ser vibrado O tempo de fim de pega é registrado quando a resistência à penetração alcança o valor de 276 MPa A resistência à compressão do concreto medida em corpos de prova cilíndricos normalizados neste segundo momento é cerca de O 7 MPa Esses tempos de pega são distintos dos tempos de pega do cimento O ensaio é normalizado pela ASTM C 40308 e pode ser utilizado para fins comparativos Essa medida não pode ser tomada como absoluta devido ao ensaio ser realizado em argamassa e não no concreto original A norma britânica BS 5075 1 1982 substituída pelas BS EN 480 e 934 também prescreve um ensaio de tempo de enrijecimento Efeitos do tempo e da temperatura na trabalhabilidade O concreto recémmisturado enrijece com o tempo Esse fenômeno não deve ser con fundido com a pega do cimento Ele ocorre simplesmente porque parte da água é absor vida pelos agregados se não estiverem saturados parte é perdida por evaporação em especial se o concreto estiver exposto ao sol e ao vento e parte é removida pelas reações quimicas iniciais O fator de compactação diminui até O l durante o período de uma hora desde a mistura O valor exato da perda de trabalhabilidade depende de diversos fatores Em pri meiro lugar quanto maior for a trabalhabilidade inicial maior será a perda de abati mento Em segundo a velocidade de perda de abatimento é maior em misturas ricas Além disso a velocidade também depende de propriedades do cimento utilizado sen do maior quando o teor de álcalis é elevado408 e quando o teor de sulfatos é muito baixo462 Um exemplo da relação do abatimento com o tempo para um concreto pro duzido com um cimento com teor de álcalis de 058 e relação águacimento de 040 é mostrado na Figura 412460 A alteração da trabalhabilidade com o tempo também depende da condição de umidade do agregado para um determinado teor total de água sendo como esperado maior a perda com agregados secos devido à absorção da água pelo agregado Embora os aditivos redutores de água retardem o enrijecimento inicial eles frequentemente cau sam um pequeno aumento na velocidade de perda de abatimento com o tempo N de RT No Brasil existe um ensaio normalizado pela NBR 142782012 com a utilização da agulha de Proctor mas com finalidade distinta da citada Ele se destina à determinação da consistência do concreto projetado Capítulo 4 Concreto fresco 213 A trabalhabilidade da mistura também é afetada pela temperatura ambiente em bora estritamente falando o enfoque deva estar na temperatura do concreto em si A Figura 413 apresenta um exemplo do efeito da temperatura no abatimento de um con creto produzido em laboratório47 Fica claro que em um dia quente o teor de água da mistura deve ser aumentado para manter constante a trabalhabilidade inicial A perda o 60 120 Tempo min 180 Figura 412 Perda de abatimento em função do tempo desde a mistura baseada na ref 460 160 140 120 I 100 o 80 E 60 o 40 Q 1 38 mm lo io 152 mm r 20 o 10 15 20 25 30 35 40 Temperatura ºC Figura 413 Influência da temperatura no abatimento de concretos com agregados de dife rentes dimensões máximas 7 214 Propriedades do Concreto de abatimento em misturas rijas é menos influenciada pela temperatura devido a elas serem menos afetadas pelas alterações da quantidade de água A Figura 414 mostra que conforme aumenta a temperatura do concreto o aumento percentual de água ne cessária para alterar 25 mm no abatimento também eleva48 A perda de abatimento com o tempo também é afetada pela temperatura conforme mostra a Figura 415 Os efeitos da temperatura no concreto são discutidos no Capítulo 8 Em razão de a trabalhabilidade diminuir com o tempo é importante medir por exemplo o abatimento após certo período predeterminado desde a mistura É válido realizar a determinação do abatimento imediatamente após a descarga do concreto da betoneira para controlar a produção Também é importante fazer a verificação do abatimento no momento do lançamento do concreto nas fôrmas para garantir que a trabalhabilidade seja apropriada para os processos de adensamento a serem utilizados Segregação Ao tratar sobre a trabalhabilidade do concreto em termos gerais foi dito que um con creto trabalhável não deve segregar com facilidade ou seja que ele deve ser coeso En tretanto estritamente falando a não tendência à segregação não está incluída na defi nição de uma mistura trabalhável Apesar disso a ausência de segregação significativa é essencial já que o adensamento total de uma mistura segregada é impossível ê V 4 ON E o E J V u E g L g g 2 o I o e l o o 10 20 30 40 50 Temperatura do concreto ºC Figura 414 Influência da temperatura na quantidade de água necessária para alterar o aba 48 t1mento N de RT A norma NBR 103422012 estabelece o procedimento de ensaio para a determinação da perda de abatimento do concreto com o tempo Cabe ressaltar que esse é um procedimento laboratorial Capítulo 4 Concreto fresco 215 200 175 150 Ê 125 5 u s o 100 E Ê o 75 50 25 o 25 50 75 100 125 Perda de abatimento mm Figura 415 Influência da temperatura na perda de abatimento após 90 minutos para um concreto com consumo de cimento de 306 kgm3 baseada na ref 461 A segregação pode ser definida como a separação dos constituintes de uma mistura heterogênea de modo que suas distribuições não sejam mais uniformes No caso do con creto as diferenças entre as dimensões das partículas e entre as massas específicas dos constituintes da mistura são as principais causas da segregação mas seu grau pode ser controlado pela escolha de uma granulometria apropriada e pelo manuseio cuidadoso É importante ressaltar que quanto maior for a viscosidade da pasta de cimento fresca maior será a resistência ao movimento descendente das partículas mais pesadas Em decorrência disso misturas com baixas relações águacimento são menos propensas à segregação448 Existem duas formas de segregação Na primeira as partículas maiores tendem a se separar em virtude de suas tendências de se deslocar em superfícies inclinadas e de se assentar mais do que partículas mais finas A segunda forma de segregação ocorre prin cipalmente em misturas com excesso de água e é manifestada pela separação da pasta cimento e água da mistura Com algumas granulometrias quando uma mistura pobre é utilizada o primeiro tipo de segregação pode ocorrer se a mistura for muito seca adi cionar água pode melhorar a coesão da mistura mas quando a mistura se torna muito úmida pode ocorrer a segunda forma de segregação 216 Propriedades do Concreto A influência da granulometria na segregação foi discutida em detalhes no Capítulo 3 mas a extensão real da segregação depende do método de manuseio e de lançamento do concreto Caso o concreto não precise ser transportado por grandes distâncias e seja lançado diretamente da caçamba ou de carrinhos de mão em sua posição final nas fôrmas o risco de segregação é pequeno Por outro lado o lançamento do concreto de alturas consideráveis passando por calhas em especial com mudanças de direção e com descarga contra um obstáculo favorece a ocorrência de segregação Nessas circunstân cias portanto devem ser utilizadas misturas de maior coesão Com métodos adequados de manuseio transporte e lançamento a probabilidade de ocorrência de segregação pode ser bastante diminuída Ainda existem muitas regras práticas relacionadas na ACI 304R85479 Todavia é necessário ressaltar que o concreto deve sempre ser lançado diretamente em sua posição final e que não se deve permitir que ele seja movimentado ou trabalhado ao longo das fôrmas Essa proibição inclui o uso de vibrador para espalhar um monte de concreto em uma área maior A vibração é o melhor meio de adensar um concreto mas devido à grande quantidade de energia exercida no concreto o risco de segregação no lançamento diferentemente de no manuseio é aumentado pelo uso indevido do vi brador Isso é especialmente verídico quando a vibração dura um tempo excessivo Em muitas misturas pode ocorrer a separação do agregado graúdo em direção ao fundo da fôrma e da pasta de cimento em direção ao topo Esse concreto será obviamente fraco e a nata em sua superficie será muito rica e terá excesso de água de maneira que possa resultar em uma superficie fissurada com tendência à formação de pó A formação de nata deve ser diferenciada da água de exsudação assunto da próxima seção Deve ser destacado que o uso de ar incorporado diminui o risco de segregação Por outro lado o uso de agregados graúdos com massa específica significativamente diferente daquela do agregado miúdo pode aumentar a segregação A avaliação quantitativa da segregação é difícil mas ela é facilmente detectável quando o concreto é manuseado na obra de qualquer uma das maneiras inadequadas citadas anteriormente Uma boa ideia da coesão da mistura é dada pelo ensaio de espa lhamento O impacto aplicado durante o ensaio favorece a segregação e caso a mistura não seja coesa as partículas maiores do agregado irão se separar e se movimentar em direção à borda da mesa Outra forma de segregação é possível em uma mistura com excesso de água a pasta de cimento tende a fluir a partir do centro da mesa deixando o material maior para trás Em relação à tendência à segregação devido ao excesso de vibração um bom en saio é realizar a vibração de um cilindro ou cubo de concreto por aproximadamente 10 minutos e em seguida retirar o molde e observar a distribuição do agregado graúdo o que fará com que qualquer segregação seja facilmente visualizada Exsudação A exsudação é uma forma de segregação na qual parte da água da mistura tende a migrar para a superfície do concreto recémlançado Isso é causado pela incapacidade de os constituintes sólidos da mistura reterem toda a água de amassamento quando se assentam em direção ao fundo já que a água tem a menor massa específica entre todos os constituintes da mistura Isso se refere à sedimentação e Powers410 considera a exsu Capítulo 4 Concreto fresco 217 dação um caso especial de sedimentação A exsudação pode ser expressa quantitativa mente como o assentamento total por unidade de altura do concreto ou como uma por centagem da água de amassamento Em casos extremos este último valor pode chegar a 204112 A ASTM C 23209 estabelece dois métodos para a determinação da exsudação total A velocidade de exsudação também pode ser determinada experimentalmente A exsudação inicial ocorre a uma taxa constante mas subsequentemente a taxa diminui regularmente A exsudação do concreto acontece até que a pasta de cimento tenha enrijecimento suficiente para cessar o processo de sedimentação Caso a água de exsudação seja remisturada durante o acabamento da superfície será formada uma superfície com excesso de nata e baixa resistência ao desgaste Isso pode ser evitado atrasando as operações de acabamento até que a água de exsudação tenha evaporado bem como utilizando desempenadeiras de madeira impedindo as sim o desempeno excessivo da superfície Por outro lado caso a evaporação da água superficial seja mais rápida do que a taxa de exsudação pode ocorrer a retração plás tica ver página 440 Parte da água ascendente fica aprisionada sob as partículas do agregado graúdo ou sob a armadura criando regiões de baixa aderência Essa água deixa bolsas ou lentes de ar e devido a todos os vazios estarem orientados na mesma direção a permeabilidade do concreto no plano horizontal pode aumentar Em consequência disso o ingresso de um agente agressivo no concreto é facilitado Também pode ser formada uma região horizontal mais fraca que é confirmada por meio de ensaios de tração na direção da moldagem e em direções perpendiculares a ela465 O acúmulo de uma grande quan tidade de água de exsudação também deve ser evitado devido ao risco de danos por congelamento especialmente em pavimentos rodoviários Alguma exsudação é inevitável Porém em elementos estruturais altos como pila res e paredes com o movimento ascendente da água a relação águacimento na parte inferior do elemento diminui mas a água aprisionada no concreto da parte superior agora mais rijo resulta em uma relação águacimento maior e com isso em uma dimi nuição da resistência ver página 296 A água de exsudação também pode realizar o movimento ascendente junto às fôrmas Caso devido a alguma imperfeição na superfície da fôrma se forme um ca nal será criado um caminho preferencial de drenagem com resultante formação de veios na superfície Canais verticais de exsudação também podem se formar no inte rior do concreto A exsudação não é necessariamente nociva Caso a superfície do concreto venha a receber tratamento superficial a vácuo ver página 246 a remoção da água é facilitada Caso a exsudação não seja perturbada e a água evapore a relação águacimento efetiva pode diminuir resultando no aumento da resistência Por outro lado se a água exsuda da carregar uma quantidade grande das partículas mais finas do cimento será formada uma camada de nata que se localizada no topo de uma laje resultará em uma superfície porosa e de baixa resistência com formação constante de pó No caso de essa camada se localizar no topo de uma camada de concreto pode se formar um plano de fraqueza N de RT A determinação da exsudação em concreto é normalizada pela NBR 155582008 e estabelece o volume de água exsudada 218 Propriedades do Concreto prejudicando a aderência à próxima camada Por essa razão a camada de nata deve sempre ser removida por escovação e lavagem A tendência à exsudação depende em grande parte das propriedades do ci mento Ela diminui com o aumento da finura do cimento possivelmente devido às partículas finas se hidratarem antes e à sua velocidade de sedimentação ser menor Outras propriedades do cimento também afetam a exsudação Um teor elevado de álcalis ou de C3A ou a adição de cloreto de cálcio para restrições ao uso do cloreto de cálcio ver página 587 diminuem a exsudação Os métodos de determinação de exsudação em pastas de cimento e em argamassa eram normalizados pela ASTM C 24385 cancelada Entretanto as propriedades do cimento não são os únicos fatores influentes na exsudação do concreto4120 de modo que outros fatores devem ser citados Uma pro porção adequada de partículas muito finas de agregado em especial as menores do que 150 µm reduz significativamente a exsudação412 O uso de areia de britagem não leva necessariamente a uma maior exsudação do que a areia arredondada Na realidade quando o agregado miúdo britado contém excesso de material muito fino até cerca de 15 passante na peneira de 150 µm a exsudação é diminuída437 mas esse material muito fino deve ser constituído somente de material britado e não de argila Misturas ricas são menos propensas à exsudação do que as mais pobres Obtém se a redução da exsudação pela adição de pozolanas de outros materiais finos ou de pó de alumínio Schiessl Schmidt466 observaram que a adição de cinza volante ou de sílica ativa à argamassa reduz significativamente a exsudação Isso não ocorre ne cessariamente no concreto dependendo da base de comparação por exemplo se os materiais cimentícios são utilizados como adição ou como substituição de parte do cimento Portland A incorporação de ar efetivamente reduz a exsudação de modo que o acabamento pode ser realizado logo após o lançamento Uma temperatura mais elevada dentro da faixa normal aumenta a velocidade de exsudação mas a capacidade total de exsudação provavelmente permanece inalterada Uma temperatura muito baixa entretanto pode aumentar a capacidade de exsudação provavelmente devido a transcorrer um período de tempo maior antes do enrijecimento do concreto que impede a ocorrência da exsudação468 A influência dos aditivos não é direta Os superplastificantes em geral diminuem a exsudação exceto nos casos de abatimento muito elevado467 Entretanto se utilizados com um retardador pode ocorrer um aumento da exsudação468 provavelmente devido ao retardo implicar em mais tempo para a ocorrência da exsudação Caso seja utilizado ao mesmo tempo um aditivo incorporador de ar seu efeito redutor da exsudação pode ser dominante A mistura do concreto É fundamental que os ingredientes da mistura cujas propriedades foram discutidas nos capítulos anteriores sejam adequadamente misturados para que se produza um con creto fresco em que as superfícies de todas as partículas de agregados sejam revestidas pela pasta de cimento que seja homogêneo em macroescala e como consequência que possua propriedades uniformes A mistura é praticamente sempre realizada por meios mecânicos Capítulo 4 Concreto fresco 219 Betoneiras As betoneiras não devem garantir somente a uniformidade da mistura conforme cita do mas também sua descarga sem prejudicar tal uniformidade Na realidade o método de descarga é uma das bases de classificação das betoneiras pois existem vários tipos Na betoneira basculante a câmara de mistura conhecida como tambor é inclinada para a descarga Na betoneira não basculante o eixo é sempre horizontal e a descarga é feita pela introdução de um tubo no interior do tambor ou pela reversão da direção da rotação do tambor betoneira de tambor reversível ou ainda raramente pela abertura do tambor Existem também betoneiras de eixo vertical de operação semelhante à de batedeiras de bolo Estas são denominadas betoneiras de mistura forçada distinguin dose das betoneiras basculantes e não basculantes que fazem a mistura por queda livre do concreto no interior do tambor As betoneiras basculantes geralmente têm um tambor de forma cônica ou arredon dada com paletas internas A eficiência da mistura depende de detalhes de projeto mas a descarga é sempre boa já que todo o concreto pode ser despejado de forma rápida e sem segregação assim que o tambor é inclinado Por essa razão a betoneira basculante é a mais utilizada para misturas de baixa trabalhabilidade e para aquelas que contêm agregados de grandes dimensões Por outro lado devido à velocidade de descarga um tanto baixa das betoneiras de eixo horizontal o concreto fica algumas vezes suscetível à segregação Em especial o agregado de maior dimensão tende a ficar na betoneira de maneira que a descarga algumas vezes inicia pela argamassa e termina com um amontoado de partículas de agregado graúdo revestidas Atualmente essas betoneiras são menos utilizadas As betoneiras de eixo horizontal são sempre carregadas por meio de uma caçamba que também é utilizada com betoneiras basculantes de grandes dimensões É impor tante que toda a carga da caçamba seja transferida para o interior da betoneira a cada ciclo sem que reste material aderido Algumas vezes um agitador montado na caçamba auxilia na descarga Em geral as betoneiras de eixo vertical não são móveis e são portanto utilizadas em centrais de concreto em fábricas de prémoldados ou em uma versão reduzida em laboratórios de concreto Essas betoneiras consistem essencialmente em um recipiente circular que gira em torno de seu eixo com um ou dois conjuntos de pás que giram em torno de um eixo vertical não coincidente com o eixo do recipiente Algumas vezes o recipiente está parado e o eixo do conjunto de pás percorre um trajeto circular em torno do eixo do recipiente Em ambos os casos o movimento relativo entre as pás e o concreto é o mesmo e o material em qualquer posição do recipiente é totalmente misturado Lâminas raspadoras evitam que reste argamassa aderida aos lados do reci piente e a altura das pás pode ser ajustada para prevenir a formação de uma camada de argamassa no fundo do recipiente Essas betoneiras possibilitam a observação do concreto durante a mistura e por tanto a realização de ajustes As betoneiras de eixo vertical são particularmente efi N de RT Ou eixo inclinado N de RT Ou eixo horizontal ou fixa N de RT Ou planetária 220 Propriedades do Concreto cientes com misturas rijas e coesivas e são por isso frequentemente utilizadas na pro dução de concreto prémoldado Também são adequadas devido aos mecanismos de raspagem para a mistura de quantidades bastante pequenas de cimento daí seu uso em laboratório É importante citar que nas betoneiras de tambor não é feita nenhuma raspagem das paredes durante a mistura portanto uma determinada quantidade de argamassa resta aderida às paredes do tambor ali permanecendo até que seja realizada a limpeza da betoneira Como consequência no início da concretagem a primeira mistura pode perder grande parte de sua argamassa no interior da betoneira e assim a descarga pode consistir principalmente em partículas de agregados graúdos revestidas com argamassa Essa betonada inicial não deveria ser utilizada mas como alternativa uma determi nada quantidade de argamassa pode ser adicionada à betoneira antes da mistura do concreto procedimento conhecido como imprimação Um modo simples e conveniente de fazer isso é alimentar a betoneira com as quantidades especificadas de cimento água e agregado miúdo omitindo o agregado graúdo Essa mistura é particularmente ade quada para o lançamento em uma junta fria A necessidade de imprimação não deve ser esquecida durante a utilização de uma betoneira em laboratório O tamanho nominal da betoneira é descrito pelo volume de concreto após o aden samento BS 1305 1974 obsoleta que pode ser até metade do volume dos materiais não misturados em estado solto Existem betoneiras de diversos tamanhos desde 004 m3 para uso laboratorial até 13 m3 Caso a quantidade misturada represente me nos do que 13 da capacidade nominal da betoneira a mistura resultante pode não ser uniforme e a operação certamente será antieconômica A sobrecarga em até 10 em geral não é prejudicial Todas as betoneiras descritas até agora produzem betonadas individuais ou seja são intermitentes uma betonada de concreto é misturada e descarregada antes de mais materiais serem carregados De forma oposta uma betoneira contínua descarrega con creto misturado de modo contínuo sem interrupções e é alimentada por meio de um sistema contínuo de dosagem em volume ou em massa A betoneira em si consiste em uma lâmina espiral que gira a uma velocidade relativamente alta em uma cuba fe chada levemente inclinada A ASTM C 68510 prescreve os requisitos para concretos produzidos por dosagem em volume e por mistura contínua e o ACI 3046R914113 apresenta um guia para a utilização dos equipamentos mais importantes Betoneiras contínuas modernas produzem concretos de uniformidade elevada4113 Com a utili zação de uma betoneira de alimentação contínua é possível realizar o lançamento o adensamento e o acabamento em até 15 minutos após a adição da água à mistura4101 Betoneiras com dosagem em volume são usadas também para concretos com agrega dos reciclados4123 Outras betoneiras devem ser citadas de forma resumida Entre elas estão os cami nhõesbetoneira com tambor rotativo mencionados na página 228 Também foram de N de RT O termo dosagem ou proporcionamento é definido pela NBR 126552015 versão corrigida 2015 como a medida dos materiais para o preparo do concreto A mesma norma define estudo de dosagem como os procedimentos necessários para a obtenção de um traço de concreto que atenda aos requisitos especificados Capítulo 4 Concreto fresco 221 senvolvidos caminhõesbetoneira com lâminas duplas e bicos de água distribuídos pelo interior do tambor mas não existem dados confiáveis sobre seu desempenho Betoneiras específicas são utilizadas para concreto projetado e para argamassa em concretos com agregados précolocados No misturador coloidal o cimento e a água são transformados em uma pasta coloidal pela passagem a uma velocidade de 2000 rpm através de uma abertura estreita e a areia é adicionada à pasta posteriormente A mistura prévia do cimento e da água possibilita uma hidratação posterior melhor e quando usada em concreto resulta em uma maior resistência para uma mesma relação águacimento do que a mistura tradicional Por exemplo para relações águacimento entre 045 e 050 foi verificado um ganho de 10 na resistência426 Entretanto uma grande quantidade de calor é gerada em relações águacimento muito baixas464 Além do mais a mistura em duas etapas representa sem sombra de dúvidas um custo maior e somente é justificável em casos especiais Uniformidade da mistura Em qualquer betoneira é essencial que ocorra uma suficiente alternância dos materiais entre as diferentes partes do tambor de modo que seja produzido um concreto unifor me A eficiência da betoneira pode ser avaliada pela variabilidade da mistura descarre gada em um determinado número de recipientes sem interrupção do fluxo de concreto Por exemplo o ensaio um tanto rígido da ASTM C 9409a formalmente aplicável somente a caminhõesbetoneira estabelece que devem ser retiradas amostras de cerca de 16 a 56 da betonada e as diferenças entre as propriedades das duas amostras não devem exceder os seguintes valores Massa específica do concreto Teor de ar Abatimento de tronco de cone Porcentagem de agregado retido na peneira de 4 75 mm Massa específica da argamassa sem ar Resistência à compressão valor médio de três corpos de prova cilíndricos ensaiados aos sete dias 16 kgm3 1 25 mm quando a média for menor do que 100 mm e 40 mm quando a média estiver entre 100 e 150 mm 6 16 75 No Reino Unido a BS 39631974 1980 fornece orientações para a verificação do desempenho de betoneiras utilizando um concreto especificado Os ensaios são realiza dos em duas amostras de cada quarto de uma betonada Cada amostra é submetida à análise em estado úmido e as seguintes determinações são feitas Teor de água expresso como uma porcentagem dos sólidos precisão de O 1 Teor de agregados miúdos expresso como uma porcentagem do agregado total precisão de 05 Cimento expresso como uma porcentagem do agregado total precisão de 001 Relação águacimento precisão de 001 222 Propriedades do Concreto A precisão da amostragem é garantida por um limite na amplitude média de pares Caso dois elementos de um par apresentem diferença excessiva ou seja variação discre pante os dois resultados são descartados O desempenho da betoneira é avaliado pela diferença média entre a maior e a me nor média dos pares de quatro amostras em cada uma de três betonadas ensaiadas Dessa forma uma operação inadequada de mistura não condena a betoneira As varia bilidades máximas aceitáveis das porcentagens já citadas são estabelecidas pela obsoleta norma britânica BS 13051974 para diferentes dimensões máximas de agregados Pesquisas realizadas na Suécia4115 mostraram que a uniformidade do teor de ci mento é a melhor medida da uniformidade da mistura sendo considerada satisfatória se o coeficiente de variação ver página 669 não for maior do que 6 para misturas com abatimento mínimo de 20 mm e 8 para misturas com menor trabalhabilidade Um método para a determinação da distribuição da água ou de aditivos na mistura por traçadores radioativos foi desenvolvido na França4116 No que diz respeito às betoneiras de alimentação volumétrica contínua a unifor midade da mistura deve ser avaliada por tolerâncias nas proporções dos ingredientes da mistura A ASTM C 68510 prescreve as seguintes porcentagens em massa Cimento Água Agregado miúdo Agregado graúdo Aditivos Oa4 1 2 2 3 O método de ensaio do US Army Corps of Engineers CRDC 55924117 especifi ca para betoneiras estacionárias a retirada de amostras de cada terço Para concreto massa os requisitos de conformidade são estabelecidos pelo Corps of Engineers Guide Specification 03305 que são iguais aos da ASTM C 9409a mas a variação admitida na massa específica é de 32 kgm3 e na resistência à compressão 10 Esses valores aparentemente elevados são um reflexo do fato de que são utilizadas três amostras em vez de duas como nos ensaios da ASTM C 9409a Ainda pode ser dito que os ensaios de verificação da uniformidade da mistura ava liam não somente o desempenho de uma betoneira mas também os efeitos da ordem de carregamento da betoneira Tempo de mistura No canteiro costumase misturar o concreto tão rápido quanto possível Em razão disso é importante conhecer o tempo mínimo de mistura necessário para a produção de um concreto de composição uniforme e consequentemente de resistência adequa da Esse tempo varia conforme o tipo de betoneira e na realidade não é o tempo de 1 Consultar por exemplo J B Kennedy and A M Neville Basic Statistical Methodsfor Engineers and Scientists 3rd Edn 613 pp New York and London Harper and Row 1986 N de RT A norma NBR 126552015 versão corrigida 2015 cita que a mistura do concreto pode ser executada na obra na central de concreto ou em um caminhãobetoneira e que o equi pamento utilizado e sua operação devem atender às recomendações do fabricante em relação à capacidade de carga à velocidade e ao tempo de mistura Capítulo 4 Concreto fresco 223 mistura que define sua qualidade mas o número de rotações da betoneira Em geral 20 rotações são adequadas Em razão de existir uma velocidade de mistura ótima recomen dada pelo fabricante o número de rotações e o tempo de mistura são interdependentes Para cada betoneira existe uma relação entre o tempo de mistura e sua uniformi dade Dados típicos dessa relação baseados em ensaios de Shalon Reinitz422 são mostrados na Figura 416 com a variabilidade sendo representada como a variação da resistência de corpos de prova produzidos a partir de uma determinada mistura após o tempo de mistura especificado A Figura 417 mostra os resultados dos mesmos ensaios representados como o coeficiente de variação em função do tempo de mistura Fica aparente que misturar por menos de um minuto a um minuto e 15 segundos resulta em um concreto razoavelmente mais variável mas tempos de mistura além desses valores não causam melhoria significativa na uniformidade A resistência média do concreto também é elevada com o aumento do tempo de mistura conforme mostram por exemplo ensaios realizados por Abrams423 A taxa de crescimento diminui rapidamente após aproximadamente um minuto e não é signi ficativa além de dois minutos algumas vezes até um leve decréscimo da resistência foi observado444 Entretanto dentro do primeiro minuto a influência do tempo de mistura é de importância considerável422 Conforme mencionado o valor exato do tempo mínimo de mistura que é forneci do pelo fabricante da betoneira varia conforme o tipo de mistura e depende também de seu tamanho O aspecto essencial é garantir a uniformidade da mistura que em geral pode ser obtida com um tempo mínimo de mistura de um minuto para uma betoneira de 750 litros e 15 segundos adicionais para mais 750 litros Essa orientação é dada tanto pela ASTM C 9409a quanto pelo ACI 304R89476 De acordo com a primeira o tem po de mistura é contado desde o momento em que todos os materiais sólidos tenham 25 20 l 6 o 15 o E o 10 e U i Tempo de mistura s Figura 416 Relação entre a resistência à compressão e o tempo de mistura22 224 Propriedades do Concreto 40 35 o 30 25 20 15 e 10 4 o u j o 25 50 75 100 125 Tempo de mistura s Figura 417 Relação entre o coeficiente de variação da resistência e o tempo de mistura422 sido carregados na betoneira e a norma exige também que toda a água seja adicionada em até um quarto do tempo de mistura O ACI 304R89 considera o tempo de mistura desde o momento em que todos os ingredientes tenham sido colocados na betoneira As figuras citadas são referentes a betoneiras comuns mas existem várias betonei ras modernas de grande capacidade que apresentam resultados satisfatórios com tem pos de mistura entre um minuto e um minuto e meio Em betoneiras de eixo vertical de alta velocidade o tempo de mistura é curto podendo chegar apenas a 35 segundos Por outro lado quando se utilizam agregados leves o tempo de mistura não deve ser inferior a cinco minutos e algumas vezes é dividido em dois minutos de mistura dos agregados com água seguidos de três minutos após a adição do cimento Em geral a duração do tempo de mistura necessário para uma mistura suficientemente uniforme depende da eficiência da mistura dos materiais durante o carregamento da betoneira e o carregamento simultâneo é benéfico Será abordado agora o outro extremo a mistura por um período longo Em geral ocorre a evaporação da água do concreto com consequente diminuição da trabalhabi lidade e aumento da resistência Um efeito secundário é a fragmentação do agregado especialmente quando ele é macio fato que torna a granulometria mais fina e diminui a trabalhabilidade O efeito do atrito produz um aumento na temperatura da mistura No caso de concretos com ar incorporado a mistura prolongada diminui o teor de ar em cerca de 116 por hora dependendo do tipo de agente incorporador de ar enquanto uma demora no lançamento sem realização de mistura contínua causa uma redução no teor de ar de somente cerca de 110 por hora Por outro lado uma diminuição no tempo de mistura para menos de dois ou três minutos pode resultar em incorporação de ar inadequada N de RT Para o concreto produzido em betoneiras estacionárias a NBR 126552015 versão corri gida 2015 cita que devem obedecidas as recomendações do fabricante do equipamento Para a mistura realizada em centrais misturadoras e em caminhõesbetoneira devem ser obedecidas as recomenda ções da NBR 72122012 que trata de concreto dosado em central Em relação a caminhõesbetoneira essa norma cita que devem ser obedecidas as especificações dos equipamentos desde que atendido o tempo mínimo de 30 sm3 de concreto e três minutos em velocidade de mistura de 14 2 rpm Capítulo 4 Concreto fresco 225 A remistura intermitente por até três horas e em alguns casos por até seis horas não é prejudicial em relação à resistência e à durabilidade mas a trabalhabilidade diminui com o tempo a menos que a perda de umidade da betoneira seja prevenida A adição de água para reestabelecer a trabalhabilidade conhecida como redosagem diminuir a resistência do concreto Esse assunto será tratado na página 229 Nenhuma regra para a ordem de colocação de materiais na betoneira pode ser dada já que ela depende das propriedades da mistura e da betoneira Em geral uma pequena quantidade de água deve ser colocada em primeiro lugar seguida por todos os materiais sólidos de preferência carregados uniforme e simultaneamente na betoneira Sendo possível a maior parte da água deve ser adicionada ao mesmo tempo e o restante deve ser colocado após os sólidos Quando são utilizadas misturas muito secas em algumas betoneiras de tambor é necessário colocar inicialmente parte da água juntamente com o agregado graúdo pois caso contrário sua superficie não fica suficientemente molha da Além do mais caso não haja agregado graúdo no início da mistura a areia ou a areia e o cimento se aglutinam na entrada da betoneira e não se incorporam à mistura Se a adição da água ou do cimento for feita muito rapidamente ou se tais materiais estiverem muito quentes há o risco de formação de pelotas de cimento algumas vezes de até 70 mm de diâmetro Nas pequenas betoneiras de eixo vertical de laboratório e misturas muito rijas observouse ser adequada a colocação da areia em primeiro lugar seguida de parte do agregado graúdo e do cimento seguidos da água e finalmente do restante do agregado graúdo a fim de desmanchar qualquer nódulo de argamassa Ensaios com concreto fluido com superplastificante4118 mostraram que o abati mento é maior quando o cimento e o agregado miúdo são misturados juntos inicial mente e menor quando a mistura inicial é feita com o cimento e a água juntos A mistu ra de todos os ingredientes simultaneamente resultou em um abatimento intermediário A Figura 418 ilustra essa situação e também mostra que a velocidade da perda de aba timento foi maior quando o cimento e o agregado miúdo foram misturados juntos no início A perda de abatimento foi menor quando todos os materiais foram misturados simultaneamente Parece então que para minimizar a perda de abatimento a técnica de mistura convencional é a mais adequada Em relação à mistura de concreto fluido vale a pena destacar que a avaliação vi sual da consistência da mistura pelo operador da betoneira não é possível já que a mistura se apresenta simplesmente como fluido Mistura manual Em algumas ocasiões raras pode ser necessário misturar manualmente pequenas quan tidades de concreto e devido a ser mais dificil a obtenção de uma mistura uniforme nesses casos são demandados cuidados especiais Para garantir que essa importante matéria não seja esquecida um procedimento adequado será descrito O agregado deve ser espalhado em uma camada uniforme sobre uma base firme limpa e não porosa O cimento é então espalhado sobre o agregado e os materiais secos são misturados revirados sobre a base até que a mistura pareça uniforme Em geral são necessárias três viradas Em seguida a água é adicionada de forma gradual de modo que ela não escape da mistura nem sozinha nem misturada ao cimento A mistura é novamente revirada em geral três vezes até que apresente uniformidade de coloração e de consistência 226 Propriedades do Concreto 1 200 o 180 160 30 60 Tempo min 90 120 Figura 418 Perda de abatimento com o tempo de concretos com relação água cimento de 025 e aditivo superplastificante para diferentes sequências de carregamento A todos os materiais simultaneamente 8 cimento e água primeiramente C cimento e agregado miúdo primeiramente baseada na ref 4118 É evidente que durante a mistura manual não deve ocorrer contaminação pelo solo ou por outro material estranho Concreto dosado em central O concreto dosado em central costumava ser tratado como um tópico separado mas atualmente como grande parte do concreto em muitos países é proveniente de cen trais nesta seção serão consideradas somente algumas características especiais do con creto dosado em central O concreto dosado em central é especialmente útil em canteiros congestionados ou em construções de rodovias onde exista pouco espaço para a produção de concreto e para grandes estoques de agregados Entretanto talvez a maior vantagem do concreto produzido em central seja o fato de que ele é produzido em melhores condições de con trole do que as normalmente possíveis em qualquer canteiro de obras O controle deve ser obrigatório mas como a central opera quase em condições industriais é possível um controle bastante rigoroso de todas as operações de produção do concreto fresco Os cuidados necessários durante o transporte do concreto também são garantidos pelo uso de caminhões dotados de dispositivos de agitação mas o lançamento e o adensa mento continuam sendo responsabilidade da equipe da obra O concreto dosado em central também é vantajoso quando pequenas quantidades de concreto são necessárias ou quando o concreto é lançado apenas em intervalos Capítulo 4 Concreto fresco 227 Existem duas principais categorias de concreto prémisturado Na primeira a mis tura é feita na central e o concreto misturado é transportado geralmente por um ca minhão dotado de um dispositivo de agitação que revolve lentamente o concreto para prevenir a segregação e o enrijecimento indevido da mistura Esse concreto é conhecido como concreto misturado em central diferentemente da outra categoria o concreto mis turado em trânsito ou misturado no caminhão Nessa segunda categoria os materiais são dosados na central mas são misturados em um caminhãobetoneira seja em trânsito ou imediatamente antes da descarga do concreto no canteiro A mistura em trânsito permite um deslocamento maior e é menos sensível a atrasos Entretanto a capacidade do cami nhãobetoneira é de somente 63 ou menos enquanto para o concreto misturado em central esse valor é de 80 Algumas vezes para aumentar a capacidade do caminhão com agitação o concreto é parcialmente misturado na central e a mistura é completada em trânsito Esse concreto é conhecido como concreto parcialmente misturado mas rara mente é utilizado Os caminhõesbetoneira têm capacidade entre 6 e 75 m3 Deve ser explicado que agitação se diferencia de mistura somente pela velocidade da rotação da betoneira A velocidade de agitação é de 2 a 6 rpm enquanto a veloci dade de mistura é de 4 a 16 rpm existindo portanto uma superposição nas definições Destaquese que a velocidade de mistura afeta a velocidade de enrijecimento do concre to enquanto o número de rotações controla a uniformidade da mistura A menos que o concreto tenha sido parcialmente misturado são necessárias de 70 a 100 rotações em velocidade de mistura no caminhãobetoneira A ASTM C 9409a estabelece um limite máximo total de 300 rotações Esse limite pode ser considerado desnecessário478 a me nos que os agregados em especial a fração fina sejam moles e passíveis de trituração Caso a parte final da água seja adicionada à betoneira imediatamente antes da des carga do concreto como pode ser desejável em tempo quente a ASTM C 9409a exige 30 rotações adicionais na velocidade de mistura antes da descarga O principal problema na produção de concreto dosado em central é a manutenção da trabalhabilidade da mistura até o momento do lançamento O concreto enrijece com o tempo e isso pode ser agravado por uma mistura prolongada e por uma temperatura elevada No caso da mistura em trânsito a água não precisa ser adicionada até um mo mento próximo ao início da mistura Entretanto segundo a ASTM C 9409a o tempo máximo que o cimento e os agregados úmidos podem permanecer em contato é de 90 minutos A BS 532831990 substituída pela BS EN 20612000 permite duas horas O N de RT No Brasil atualmente existem caminhões de até 10 m3 de capacidade sendo os de 8m3 de uso mais comum N de RT A NBR 72122012 estabelece as seguintes modalidades de mistura do concreto a mistura em centrais dosadoras em que os materiais são dosados colocados em um misturador e descarregados em um veículo para o transporte até a obra b mistura em centrais dosadoras em que os materiais são colocados nas quantidades totais em um caminhãobetoneira que realiza a mistura e c mistura parcial na central e complementação na obra em que os materiais são colo cados no caminhãobetoneira com parte da água que é complementada na obra antes da mistura final e da descarga N de RT A NBR 72122012 cita que em relação ao tempo de mistura em caminhõesbetonei ra devem ser seguidas as especificações do fabricante desde que atendidos os limites de 30 sm3 de concreto e três minutos em velocidade de mistura de 14 2 rpm 228 Propriedades do Concreto limite de 90 minutos pode ser flexibilizado pelo contratante do concreto pois existem evidências483 de que com a utilização de retardadores o tempo máximo pode ser esten dido para três ou até mesmo quatro horas desde que seja garantido que a temperatura do concreto na entrega seja inferior a 32 ºC O US Bureau of Reclamation possibilita um aumento do tempo de contato entre o cimento e os agregados úmidos durante o transporte antes da mistura de duas a seis horas Para isso é necessária a adição extra de 5 de cimento para cada hora entre esses limites Portanto de 5 a 20 de cimento a mais podem ser requeridos497 Redosagem de água A perda de abatimento com o tempo foi discutida na página 214 Existem duas razões para esse fenômeno A primeira é que as reações químicas de hidratação entre o cimen to e a água iniciam no momento em que esses dois materiais entram em contato Como essas reações envolvem a fixação da água o resultado é uma menor quantidade de água para lubrificar o movimento das partículas na mistura A segunda razão é que na maioria das condições ambientais parte da água da mistura é perdida por evaporação para o ambiente e isso ocorre de forma mais rápida quanto mais elevada for a tempera tura e menor for a umidade relativa do ar Podese concluir portanto que se há a necessidade de determinada trabalhabili dade no local de descarga do concreto depois de transcorrido certo período de tempo isso deve ser garantido por uma dosagem adequada dos componentes da mistura e por procedimentos de transporte apropriados Eventualmente atrasos devido ao transporte ou a outros contratempos impedem a descarga do concreto no tempo adequado Caso ocorra a perda de abatimento durante esse período a questão que surge é se o abati mento pode ser reestabelecido pela adição de água juntamente com nova mistura Essa operação é denominada redosagem Como a redosagem de água aumenta a relação águacimento original da mistura podese dizer que esse procedimento não deve ser permitido quando a relação água cimento for uma especificação direta ou indireta Essa postura é correta em algumas situações mas em outras uma solução mais flexível e sensata pode ser adequada a partir do entendimento e da avaliação das consequências da redosagem Para iniciar deve ser analisada a relação águacimento total constituída pela água de amassamento original e pela água redosada Existe evidência consideráve1424445 de que nem toda água redosada deve ser considerada como parte da água livre para fins de cálculo da relação águacimento A razão para esse comportamento provavelmente é que a quantidade de água que repõe a água perdida por evaporação não deve ser incluída na relação águacimento efetiva Somente a água que substitui a utilizada no início da hidratação constitui parte da relação águacimento efetiva Como consequência do exposto a correlação entre a resistência e a relação água cimento total para o concreto redosado é levemente mais favorável do que a habitual entre a resistência e a relação água livrecimento Um exemplo dessas duas correlações foi obtido por Hanayneh Itani490 Apesar disso a redosagem de água inevitavelmente resulta em alguma diminuição de resistência em comparação ao concreto original Perdas de 7 a 10 foram consta tadas490 mas a perda pode ser muito maior dependendo da quantidade extra de água Capítulo 4 Concreto fresco 229 Temperatura do concreto 32 ºC 18 ºC g 40 ttttrf1 L 20 ttCtt1 o 10 20 30 40 50 Água adicionada kgm 3 Figura 419 Efeito da redosagem de água na resistência do concreto428 60 adicionada à mistura428 ver Figura 419 Algumas relações empíricas têm sido sugeri das488 mas na prática a quantidade exata de água adicionada pode não ser conhecida principalmente se parte da descarga já tiver ocorrido antes da perda de abatimento A quantidade de água necessária para elevar o abatimento em 75 mm depende do abatimento original sendo maior para abatimentos menores Burg489 verificou os seguintes valores em litros por metro cúbico de concreto 22 a 32 para abatimento inferior a 75 mm 14 a 18 para abatimento entre 75 e 125 mm e 4 a 9 para abatimento entre 125 e 150 mm Outro modo de analisar os dados anteriores é dizer que quanto menor for a rela ção águacimento maior será a quantidade de água a ser adicionada A quantidade de água também aumenta abruptamente com o aumento da temperatura de modo que a 50 ºC ela pode ser o dobro da quantidade necessária a 30 c4121 Concreto bombeado Como o objetivo deste livro é cobrir as propriedades do concreto os detalhes das for mas de transporte e de lançamento do concreto não são analisados Eles são tratados por exemplo no ACI Guide 304R89476 Entretanto deve ser feita uma exceção no N de RT A NBR 72122012 contempla duas situações em relação à adição de água na obra A primeira denominada adição de água complementar é definida como a quantidade de água adicionada ao concreto imediatamente antes da mistura final e da descarga que não ultrapassa a prevista na dosagem Essa adição de água é prevista na modalidade de mistura parcial na central e complementação na obra Caso na verificação do abatimento do concreto realizada antes do início da descarga seja constatado que o concreto atende à consistência especificada não é admi tida a adição suplementar de água Esta é a segunda situação água suplementar definida como a quantidade de água adicionada ao concreto que ultrapassa a prevista na dosagem Cabe destacar que segundo a NBR 72122012 qualquer adição demandada pelo contratante exime a central da responsabilidade em relação às características do concreto 230 Propriedades do Concreto caso do concreto bombeado visto que esse meio de transporte exige o uso de misturas com propriedades especiais Bombas de concreto O sistema de bombeamento consiste essencialmente em uma moega onde o concreto é descarregado da betoneira em uma bomba de concreto de um dos tipos mostrados nas Figuras 420 e 421 e em tubos pelos quais o concreto é bombeado Várias bombas são de ação direta ou seja consistem em um pistão horizontal com válvulas semirrotativas montadas de forma a garantir a passagem das maiores par tículas do agregado em uso pois desse modo não há obstrução A bomba é alimentada com concreto por gravidade e parcialmente por sucção durante a aspiração As válvu las se abrem e se fecham em determinados intervalos de tempo de modo que o concreto se move em uma série de pulsos entretanto a tubulação permanece sempre cheia As bombas de pistão modernas são altamente eficientes Também existem pequenas bombas portáteis do tipo peristáltico em algumas oca siões denominadas bombas do tipo bisnaga ou de tubo deformável para uso com tubos de diâmetros menores até 75 ou 100 mm Esse tipo de bomba é mostrado na Figura 421 O concreto depositado em uma moega coletora é enviado por lâminas rotativas a um tubo flexível conectado à câmara de bombeamento sob vácuo Isso garante que Figura 420 Bomba de ação direta bomba de pistão Figura 421 Bomba de tubo deformável N de RT Ou bomba de cilindro Capítulo 4 Concreto fresco 231 exceto quando estiver sendo pressionado por um rolete o tubo mantenha sua forma original cilíndrica permitindo um fluxo contínuo de concreto Dois roletes rotativos comprimem progressivamente o tubo flexível e assim bombeiam o concreto no tubo de sucção em direção ao tubo de descarga Bombas de tubo deformável transportam concreto por distâncias de até 90 metros horizontalmente ou 30 metros verticalmente Entretanto com a utilização de bombas de pistão o concreto pode ser transportado por até 1000 m horizontalmente ou 120 m verticalmente ou por uma combinação entre altura e distância Deve ser destacado que a relação entre as distâncias horizontal e vertical varia conforme a consistência da mistura e a velocidade do concreto na tubulação Quanto maior for a velocidade menor será a relação 429 por exemplo a uma velocidade de O 1 rns a relação é 24 a O 7 ms somente 45 Bombas especiais operando a elevadas pressões podem bombear concreto por distãncias de até 1400 m horizontalmente ou 430 m na vertical4114 Novos recordes continuam sendo noticiados recentemente 600 m foram alcançados Se forem necessárias curvas quanto menos melhor Elas nunca devem ser acen tuadas e a perda de carga deve ser considerada no dimensionamento da distância de bombeamento Grosso modo pode ser considerado que cada 10º são equivalentes a até 1 m de comprimento de tubo Existem bombas de diferentes capacidades e da mesma forma tubos de vários diâmetros são utilizados mas o diâmetro do tubo deve ser no mínimo três vezes maior do que a dimensão máxima do agregado É importante destacar que não devem ser tolerados agregados de tamanho excessivo a fim de evitar o entupimento nas curvas Com bombas de tubo deformável é possível obter uma produção de até 20 m3 de concreto por hora utilizando uma tubulação de 75 mm de diâmetro mas com bombas de pistão com tubos de 200 mm podem ser atingidos valores de até 130 m3h As bombas podem ser montadas sobre caminhões ou ser rebocadas e podem lan çar o concreto através de uma tubulação retrátil No Japão algumas vezes é utilizado um distribuidor de concreto horizontal que controla automaticamente a posição da tubulação487 reduzindo assim o duro trabalho de controlar a extremidade do tubo durante o lançamento Uso do bombeamento O bombeamento é econômico se puder ser utilizado sem interrupções pois no início de cada etapa de trabalho a tubulação deve ser lubrificada com argamassa em uma rela ção de cerca de 025 m3 a cada 100 m para um tubo de 150 mm de diâmetro e também devido a no fim da operação ser necessário um trabalho razoável para a limpeza dos tubos Entretanto mudanças na tubulação podem ser feitas rapidamente com o uso de sistemas especiais de acoplamento Um pequeno segmento flexível junto à extremidade de descarga facilita o lançamento mas aumenta a perda por atrito Tubos de alumínio não devem ser utilizados devido ao metal reagir com os álcalis do cimento gerando hi drogênio Esse gás gera vazios no concreto endurecido o que causa uma diminuição da resistência a menos que o concreto seja lançado em um espaço confinado N de RT A NBR 149312004 recomenda que o diâmetro interno do tubo seja no mínimo quatro vezes o diâmetro máximo do agregado 232 Propriedades do Concreto A principal vantagem do concreto bombeado é o fato de ele poder ser lançado em pontos situados em uma grande área que não seriam facilmente acessados de ou tra forma sem a necessidade de equipamentos de mistura na obra Esse aspecto é em particular vantajoso em canteiros congestionados ou em aplicações especiais como revestimentos de túneis etc Como o bombeamento lança o concreto nas fôrmas direta mente da betoneira evitase o duplo manuseio O lançamento pode ser feito conforme a produção da betoneira ou de diversas betoneiras e não é afetado por limitações de equipamentos de transporte e de lançamento Atualmente grande parte do concreto produzido em central é bombeada Além disso o concreto bombeado não segrega mas para ser bombeável a mistura deve atender a certos requisitos Ainda deve ser citado que um concreto não adequado não pode ser bombeado de modo que qualquer concreto bombeado é adequado no que se refere a suas propriedades no estado fresco O controle da mistura é realizado pelo esforço demandado para a agitação do concreto na moega e pela pressão necessária ao bombeamento Requisitos para o concreto bombeado O concreto destinado ao bombeamento deve ser bem misturado antes de ser passado para a bomba e algumas vezes é realizada a remistura na tremonha pelo uso de um agi tador De modo geral a mistura não deve ser áspera ou viscosa nem muito seca ou mui to úmida isto é sua consistência é crítica Normalmente é recomendado um abatimento entre 50 e 150 mm mas o bombeamento produz um adensamento parcial fazendo com que no ponto de descarga o abatimento possa estar diminuído entre 10 e 25 mm Com baixa relação águacimento as partículas maiores em vez de se movimentarem longitu dinalmente em suspensão em uma massa consistente passam a exercer uma pressão nas paredes da tubulação Quando a relação águacimento está no valor correto ou crítico o atrito ocorre somente entre a superficie dos tubos e uma fina camada de 1 a 25 mm da argamassa lubrificante Assim todo o concreto se move a uma mesma velocidade ou seja por um escoamento pistonado tipo plugflow É possível que a formação do filme lubrificante seja facilitada pelo fato de a ação dinâmica do pistão ser transmitida ao tubo mas esse filme também é resultado do alisamento do concreto pelo aço Para possi bilitar a formação do filme no tubo é necessário que haja um teor de cimento um pouco maior do que o habitual A magnitude do atrito desenvolvido depende da consistência da mistura mas não deve haver água em excesso devido à possibilidade de segregação Pode ser válido considerar os problemas de atrito e de segregação em termos mais gerais Em um tubo por onde um material é bombeado existe um gradiente de pressão na direção do fluxo devido a dois efeitos a altura do material e o atrito Essa é outra maneira de dizer que o material deve ser capaz de transmitir uma pressão suficiente para vencer todas as resistências da tubulação De todos os componentes do concreto somente a água é bombeável em seu estado natural e portanto é ela que transmite a pressão para os outros componentes da mistura Podem ocorrer dois tipos de bloqueio Em um deles a água escapa através da mis tura de modo que a pressão não é transmitida aos sólidos que então não se movem Isso ocorre quando os vazios no concreto não são suficientemente pequenos nem estão intrincados de um modo que garanta um atrito interno suficiente na mistura para supe rar a resistência da tubulação Portanto deve existir uma quantidade adequada de ma Capítulo 4 Concreto fresco 233 terial fino intimamente adensado para criar um efeito de filtro entupido que permite à água transmitir a pressão mas não escapar da mistura Em outras palavras a pressão a qual ocorre segregação deve ser maior do que a pressão necessária ao bombeamento do concreto430 Deve ser lembrado é claro que quanto mais materiais finos houver maior será a superficie específica dos sólidos e portanto maior será a resistência por atrito nos tubos Será analisado agora como a segunda forma de entupimento ocorre Caso o teor de material fino seja muito elevado o atrito da mistura pode ser grande demais a ponto de a pressão exercida pelo pistão através da água não ser suficiente para mover a massa de concreto que fica então acumulada Esse tipo de problema é mais comum em mis turas de alta resistência ou em misturas contendo uma proporção elevada de material muito fino como pó de pedra ou cinza volante enquanto o problema de segregação é mais comum em misturas de resistência média ou baixa com granulometria irregular ou descontínua Portanto a situação ótima é produzir o máximo de atrito na mistura com vazios de menor dimensão possível e o mínimo de atrito junto às paredes da tubulação com uma menor área superficial do agregado Isso quer dizer que o teor de agregado graúdo deve ser elevado mas a granulometria deve ser tal que exista um baixo teor de vazios de modo que somente uma pequena quantidade de material muito fino seja necessária para produzir o efeito de filtro entupido O teor de agregado graúdo deve ser maior quando a areia for fina Por exemplo o ACI 3042R4114 recomenda para agregados de dimensão máxima de 20 mm que o volu me de agregado graúdo compactado esteja entre 056 e 066 quando o módulo de finura da areia for 240 e entre 050 e 060 quando o módulo de finura for 300 Devido ao vo lume compactado ver página 133 compensar automaticamente as diferenças na forma das partículas os valores citados são igualmente apropriados para agregados arredon dados e angulosos É importante lembrar que conforme o método de ensaio da ASTM C 2909 o volume compactado é determinado como uma relação entre o volume com pactado do agregado graúdo e o volume do concreto Essa relação é totalmente distinta do teor em massa de agregado graúdo por metro cúbico de concreto na mistura real O agregado miúdo que atenda à ASTM C 3308 mas com limites mais estritos em ambos os extremos admitidos é adequado para o uso em concreto bombeado A experiência tem mostrado que para tubos de diâmetro menor do que 125 mm entre 15 e 30 do agregado miúdo deve ser menor do que 300 µm e 5 a 10 deve ser menor do que 150µm 41 14 As deficiências podem ser sanadas pela mistura com material muito fino como pó de pedra ou cinza volante A areia de britagem pode se tornar adequada com uma pequena adição de areia arredondada4114 As zonas granulométricas aceitas como satisfatórias com base na experiência são mostradas na Tabela 46 Ensaios britânicos449 mostraram que em geral o teor do cimento com massa uni tária adotada de 2450 kgm em volume deve ser no mínimo igual ao teor de vazios do agregado mas outro material fino além do cimento pode ser incluído O padrão do efeito da relação entre o teor de cimento e o teor de vazios na bombeabilidade é mostra do na Figura 422450 Entretanto deve ser dito que as estimativas teóricas não são muito úteis devido à forma das partículas dos agregados influenciar o teor de vazios Alguns dados experimentais indicando que o limite superior de bombeabilidade pode ser ultra passado com sucesso com misturas muito ricas são mostrados na Figura 423459 234 Propriedades do Concreto Tabela 46 Granulometrias recomendadas para concreto bombeado conforme o ACI 3042R91 4114 Dimensão 25mm 20mm 13mm 950mm 475mm 236mm l18mm 600µm 300µm 150µm 75µm E s õ E ó e E o f 30 25 20 15 Porcentagem acumulada passante Dimensão máxima de 25 mm Dimensão máxima de 20 mm 100 8088 6475 55 70 4058 2847 18 35 12 25 7 14 38 o Teor de vazios 100 75 82 61 72 4058 2847 18 35 12 25 7 14 3 8 o Figura 422 Bombeabilidade do concreto em relação ao teor de cimento e ao teor de vazios do agregado 50 o º E o 450 400 350 300 250 200 10 Capítulo 4 Concreto fresco 235 4 I I I I I I I I I I I I I I I I e e I I I I I 1 e Bombeável I I I O Não bombeável I 1 15 20 25 30 Teor de vazios do agregado Figura 423 Limites do teor de cimento para agregados com teores de vazios variáveis em relação à bombeabilidade59 Deve ser citado que um aumento repentino na pressão causado por uma restrição ou pela redução do diâmetro do tubo pode ocasionar segregação do agregado que é deixado para trás enquanto o cimento supera o obstáculo431 A forma do agregado influencia as proporções ótimas da mistura para uma boa bombeabilidade mas tanto os agregados arredondados quanto os angulosos podem ser utilizados e estes últimos requerem um maior volume de argamassa na mistura4 114 As areias naturais são com frequência mais adequadas ao bombeamento devido à sua forma arredondada bem como à sua granulometria real ser mais contínua do que a da areia de britagem na qual dentro de cada fração de dimensão existe menor variedade de dimensões Por essas duas razões o teor de vazios é baixo449 Por outro lado utilizan dose combinações de frações de dimensões de agregados britados é possível obter um teor de vazios adequado Contudo é necessário ter cuidado já que muitos agregados miúdos britados possuem deficiência na fração de dimensão entre 300 e 600 µm mas têm excesso de material menor do que 150 µm Ao utilizar agregado graúdo britado deve ser lembrado que o pó de pedra precisa estar presente e isso deve ser levado em conta ao considerar a granulometria do agregado miúdo Em geral com agregado graú do britado o teor de agregado miúdo deve ser aumentado em cerca de 2451 O concreto fluido pode ser bombeado mas deve ser utilizada uma mistura bastante coesiva com teor de areia mais alto4 119 236 Propriedades do Concreto Qualquer mistura destinada a bombeamento deve ser submetida a ensaios Embo ra bombas de laboratório tenham sido utilizadas para a previsão da bombeabilidade do concreto479 o desempenho de qualquer mistura deve ser verificado em condições reais incluindo o equipamento a ser utilizado e a distância pela qual o concreto será bombeado Vários produtos que melhoram a bombeabilidade467 têm o objetivo de melhorar a coesão da mistura pelo aumento da viscosidade da água e da lubrificação das paredes dos tubos Os aditivos para bombeamento devem ser utilizados em conjunto com uma dosagem de materiais adequada e não substituila A incorporação de uma quantidade limitada de ar 5 ou 6 também é útiJ479 Entretanto o excesso de ar pode diminuir a eficiência do bombeamento já que o ar pode ficar comprimido Bombeamento de concreto com agregado leve No início do desenvolvimento do bombeamento houve dificuldades com o uso de agre gados leves cujas superfícies não eram seladas A razão para isso é que sob pressão o ar nos vazios do agregado se contrai e a água é compelida a ingressar nos poros o que resulta em uma mistura muito seca A solução encontrada foi a molhagem prévia dos agregados graúdos e miúdos por um período de dois a três dias ou por meio de uma saturação bastante rápida a vá cuo4114 Ainda que a água absorvida não faça parte da água livre da mistura ver página 290 ela afeta as proporções em massa do traço Já foram relatados bombeamentos de concreto leve em alturas de até 320 m O uso de agregado saturado pode ter consequências na resistência do concreto ao gelo e degelo e um período de várias semanas antes da exposição pode ser ne cessário4114 Entretanto a temperaturas muito baixas o tempo de espera não é uma medida confiável sendo necessário o uso de agregado com absorção muito baixa as sociado ao uso de um agente especial Esse agente é adicionado à mistura e ingressa nos poros próximos à superfície do agregado mas quando a hidratação inicial do cimento Portland eleva o pH a viscosidade do produto aumenta formando uma camada de alta viscosidade que dificulta a absorção de água devido à pressão de bombeamento 482 Concreto projetado Essa é a denominação dada à argamassa ou ao concreto transportado através de uma mangueira e projetado pneumaticamente a alta velocidade sobre um substrato A energia do impacto do jato na superfície adensa o material de modo que ele possa permanecer aderido sem sofrer desplacamento ou escorrimento mesmo em uma super fície vertical ou em um teto Outras denominações são utilizadas para alguns tipos de concreto projetado como por exemplo gunite mas somente concreto ateado sprayed concrete é razoavelmente disseminado sendo este o termo preferido na Comunidade Europeia N de RT Será adotada a denominação concreto projetado normalizada no Brasil pela NBR 140262012 Capítulo 4 Concreto fresco 237 As propriedades do concreto projetado não são diferentes das propriedades da ar gamassa e do concreto de proporções similares aplicados por processos convencionais É o método de lançamento que confere vantagens significativas ao concreto projetado em várias aplicações Ao mesmo tempo são necessárias perícia e experiência em sua aplicação de modo que sua qualidade depende em grande parte da atuação dos ope radores envolvidos mangoteiros em especial no controle do lançamento através do bico mangote Como o concreto é projetado pneumaticamente sobre uma superficie em cama das sucessivas e o aumento da espessura é gradual somente um lado da fôrma ou um substrato é necessário Isso representa economia especialmente quando se leva em consideração a ausência de fôrmas e demais componentes Por outro lado o teor de cimentos do concreto projetado é elevado e o equipamento necessário ao processo de lançamento é mais caro do que o referente ao concreto convencional Por essas razões o concreto projetado é utilizado principalmente em determinados tipos de construção seções esbeltas com pouca armadura como tetos em especial cascas lajes plissadas revestimentos de túneis e reservatórios protendidos O concreto projetado também é usado em reparos de concreto deteriorado estabilizações de taludes rochosos revesti mento de estruturas metálicas contra fogo e como um revestimento de pequena espes sura de concreto alvenaria ou aço Caso o concreto projetado seja aplicado em uma superficie com água corrente deve ser utilizado um agente acelerador para provocar a pega instantânea como o carbonato de sódio Esse produto tem efeito adverso sobre a resistência mas torna possível o serviço de reparo Aditivos para concreto projetado são especificados pela BS EN 93452007 Em geral o concreto projetado é aplicado em camadas de até 100 mm Existem dois processos principais de aplicação do concreto projetado No processo de mistura por via seca o mais comum em várias partes do mundo o cimento e os agregados umedecidos são intimamente misturados e lançados em uma alimentadora mecânica ou em uma bomba A mistura é então transferida por um rotor ou um distri buidor a uma velocidade conhecida a uma corrente de ar comprimido em um mango te ligado ao bico de projeção O bico é acoplado a um tubo através do qual água pressu rizada é introduzida e intimamente misturada com os outros ingredientes A mistura é então projetada a alta velocidade sobre a superficie a ser concretada A principal característica do processo de mistura por via úmida é que todos os ingredientes incluindo a água de mistura são prémisturados A mistura é então introduzida na câmara do equipamento de lançamento e transportada pneumatica mente ou por uma bomba de deslocamento positivo similar à mostrada na Figura 421 O ar comprimido ou no caso de misturas transportadas pneumaticamente o ar adicional é injetado no bico e o material é projetado a alta velocidade sobre a superficie Ambos os processos podem produzir excelentes concretos projetados mas o pro cesso por via seca é adequado para o uso com agregados leves porosos e com aditivos aceleradores de pega instantânea sendo também capaz de lançamentos a maiores dis tâncias bem como de operação intermitente434 A consistência da mistura é contro lada diretamente no bico e elevadas resistências até 50 MPa podem ser facilmente obtidas434 Por outro lado o processo por via úmida resulta em um melhor controle 238 Propriedades do Concreto de quantidade de água de mistura que é medida e não controlada pelo mangoteiro e de qualquer aditivo utilizado O processo por via úmida também resulta em menor produção de pó e possivelmente em menor reflexão O processo é adequado para o lançamento de grandes volumes de concreto Devido à alta velocidade de impacto nem todo material projetado na superficie permanece na posição ou seja parte do material é refletida Este material é formado pelas partículas maiores da mistura de modo que o concreto projetado em campo é mais rico do que seria esperado a partir das quantidades de materiais dosadas Isso pode resultar em um pequeno aumento da retração A reflexão é maior nas camadas iniciais e tornase menor com a continuidade da projeção Valores típicos do índice de reflexão são fornecidos a seguir434 Em pisos e lajes Em taludes ou superficies verticais Em forros Por via seca 5 a 15 15 a 30 25 a 50 Por via úmida Oa5 5 a 10 10 a 20 A importância da reflexão não se deve tanto ao desperdício de material quanto ao risco de acúmulo de material refletido em uma posição em que fique incorporado às camadas subsequentes de concreto projetado Isso pode ocorrer em cantos internos em bases de paredes atrás de armaduras ou de tubos embutidos e em superficies ho rizontais Portanto é necessário que a projeção seja cuidadosa e o uso de armaduras densas não é recomendado pois há o risco de originar espaços vazios atrás dos obstá culos do jato O concreto projetado deve ter uma consistência relativamente seca de modo que o material possa permanecer por si só em qualquer posição Ao mesmo tempo a mis tura deve ser suficientemente úmida para a obtenção do adensamento sem reflexão ex cessiva A faixa usual das relações águacimento varia entre 030 e 050 para a mistura por via seca e entre 040 e 055 para a mistura por via úmida434 As granulometrias recomendadas dos agregados são dadas na Tabela 47 A cura do concreto projetado é bastante importante em razão de a elevada relação superficievolume poder causar uma secagem rápida As práticas recomendadas são dadas pelo ACI 506R90434 e pela BS EN 1448722006 O concreto projetado possui durabilidade comparável ao concreto convencional A única ressalva é relacionada à resistência ao gelo e degelo especialmente em água salgada491 A incorporação de ar ao concreto projetado é possível no processo por via úmida mas pode ser difícil a obtenção de um fator de espaçamento de bolhas ade quado ou seja baixo ver página 567494 Entretanto a adição de sílica ativa entre 7 e 11 em relação à massa de cimento resulta em uma resistência adequada ao gelo e degelo495 Tem sido constatado que de forma geral a adição de 10 a 15 de sílica ativa em relação à massa de cimento melhora a coesão e a aderência do concreto pro jetado e reduz a reflexão432 Esse concreto projetado pode ser posto em serviço com pouca idade496 Para a entrada em serviço com idades muito pequenas o concreto por N de RT A NBR 142791999 define reflexão como o fenômeno pelo qual parte do material projetado é refletida não sendo incorporada à estrutura Capítulo 4 Concreto fresco 239 Tabela47 Granulometrias recomendadas de agregados para concreto projetado434 Dimensão da Porcentagem acumulada passante peneira Granulometria Nº 1 Granulometria Nº 2 Granulometria Nº 3 19mm 100 12mm 100 8095 lOmm 100 90100 7090 475mm 95100 7085 5070 240mm 80100 5070 3555 l20mm 5085 3555 2040 600µm 2560 2035 1030 300µm 1030 820 517 150µm 210 210 210 via seca pode ser produzido com cimento de pega controlada492 sendo a durabilidade deste concreto adequada Concretagem submersa O lançamento do concreto sob a água apresenta alguns problemas específicos Em pri meiro lugar deve ser evitado o carreamento do concreto pela água Para isso o con creto é lançado através de um tubo metálico cuja ponta está imersa no concreto já lançado mas ainda plástico Esse tubo conhecido como tubo tremonha ou tremie deve permanecer cheio com concreto durante toda a operação de lançamento De certa for ma o lançamento pelo tremie é similar ao concreto bombeado mas nesse caso o fluxo do concreto ocorre somente pela ação da gravidade Já foram efetuados lançamentos a profundidades de até 250 m A descarga contínua do concreto faz com que ele seja capaz de fluir lateralmente sendo então essencial que o concreto tenha características de fluidez adequadas Es sas características não podem ser observadas diretamente É necessário um abatimento entre 150 e 250 mm dependendo da presença de itens embutidos O uso de um aditivo antissegregante é uma medida eficaz4100 pois permite que o concreto flua quando bom beado ou movimentado ao mesmo tempo que confere elevada viscosidade ao concreto em repouso498 Tradicionalmente são recomendadas misturas relativamente ricas com consumo mínimo de material cimentício igual a 360 kgm3 incluindo cerca de 15 de pozolanas com o objetivo de melhorar a fluidez do concreto476 Gerwick Holland 4100 entre tanto indicaram que em lançamentos submersos de grandes volumes a temperatura N de RT A NBR 140261997 estabelece os critérios e as condições para o emprego do concre to projetado e a NBR 142791999 estabelece os parâmetros para a aplicação de concreto projetado por via seca Existem várias outras normas brasileiras referentes a ensaios para o controle do concreto projetado 240 Propriedades do Concreto interna do concreto junto ao centro pode chegar a valores entre 70 e 95 ºC o que com o resfriamento subsequente pode resultar em fissuração Caso o concreto seja não armado as fissuras podem ter aberturas bastante pronunciadas Em virtude disso os mesmos autores410º sugerem o uso de cimentos compostos constituídos por cerca de 16 de cimento Portland 78 de escória granulada grossa e 6 de sílica ativa O con creto é resfriado a 4 ºCantes da descarga no tubo tremie Normalmente a relação água cimento utilizada varia entre 040 e 045 A concretagem submersa é uma operação delicada que se mal executada pode gerar problemas não detectáveis e de sérias consequências Portanto é importante o uso de pessoal com experiência Concreto com agregado précolocado Esse tipo de concreto é produzido em duas etapas Na primeira o agregado graúdo de granulometria uniforme é colocado nas fôrmas podendo ser utilizado agregado arre dondado ou anguloso Em áreas densamente armadas deve ser realizada compactação O volume de agregado graúdo representa de 65 a 70 do volume total a ser concretado A etapa seguinte é o preenchimento dos vazios com argamassa Fica claro que o agregado no concreto resultante possui granulometria descontí nua Exemplos de granulometrias típicas de agregados graúdos e miúdos são apresen tados respectivamente nas Tabelas 48 e 49 O empacotamento ótimo das partículas do agregado resulta em grandes vantagens teóricas mas não necessariamente obtidas na prática O agregado graúdo deve ser isento de sujidades e de pó pois estes podem afetar a aderência já que não serão removidos pela mistura A limpeza do agregado já colocado pode causar o acúmulo de pó na parte inferior da camada que pode se tornar uma zona de fraqueza O agregado deve ser saturado preferencialmente de maneira gradual A segunda operação consiste no bombeamento sob pressão da argamassa através de tubos perfurados normalmente com diâmetro de 35 mm e espaçados a cada 2 m de centro a centro O bombeamento inicia na base e os tubos são retirados gradualmente É possível o bombeamento através de grandes distâncias O ACI 3041 R92475 descreve várias técnicas de lançamento da argamassa Tabela 48 Granulometrias típicas de agregados graúdos para concreto com agregado précolocado 475 Dimensão da peneira mm Porcentagem acumulada passante 38 25 95100 4080 19 2045 13 010 Tabela 49 Granulometrias típicas de agregados miúdos para concreto com agregado précolocado 475 10 02 Dimensão da peneira 236 mm 118 mm 600 µm 300 µm 150 µm 75 µm Porcentagem acumulada passante 100 95100 5580 3055 1030 010 Capítulo 4 Concreto fresco 241 Uma argamassa típica é constituída por uma mistura de cimento Portland e po zolana em uma proporção entre 251e351 em massa O material cimentício é mis turado com a areia em uma proporção entre 11 e 115 com a relação águacimento entre 042 e 050 Com os objetivos de melhorar a fluidez da argamassa e de manter os constituintes sólidos em suspensão é adicionado um agente facilitador de intrusão Esse agente também causa um leve atraso no enrijecimento da argamassa e contém uma pequena quantidade de alumínio em pó que gera uma leve expansão antes da pega Resistências aproximadas a 40 MPa são comuns mas valores mais elevados também são possíveis475 O concreto com agregado précolocado pode ser aplicado em locais de dificil aces so pelas técnicas convencionais de concretagem Ele também pode ser utilizado em se ções que contenham uma grande quantidade de itens embutidos que necessitem de uma localização precisa Isso ocorre por exemplo em blindagens nucleares Além disso o risco de segregação dos agregados graúdos pesados em especial dos agregados metáli cos é eliminado devido à colocação separada dos agregados graúdos e miúdos Nessas obras a pozolana não deve ser utilizada pois ela causa a redução da massa específica do concreto e fixa menos água463 Devido à segregação reduzida o concreto com agre gado précolocado também é adequado para construções submersas A retração por secagem do concreto com agregado précolocado é menor do que a do concreto comum em geral de 200 x 106 a 400 x 106 Isso se deve ao contato ponto a ponto das partículas de agregados graúdos sem espaço livre para a pasta de cimento necessária ao concreto comum Esse contato diminui a retração total passível de ocorrer mas eventualmente podem surgir fissuras de retração 453 Devido à baixa retração esse tipo de concreto é adequado para obras de reservatórios de água e de grandes estruturas monolíticas de concreto bem como para obras de reparos A baixa permeabilidade do concreto com agregado précolocado determina a alta resistência ao gelo e degelo O concreto com agregado précolocado pode ser utilizado em obras de concreto massa em que a elevação de temperatura deva ser controlada pois o resfriamento pode ser realizado pela circulação de água resfriada em volta dos agregados Essa água é posteriormente expulsa pela argamassa ascendente No outro extremo em climas frios em que há a possibilidade de danos por congelamento pode ser feita a circulação de vapor entre os agregados O concreto com agregado précolocado também é utilizado para produzir um aca bamento com agregados expostos Agregados especiais são colocados voltados para as superfícies e posteriormente ficam expostos a partir de jateamento com areia ou de lavagem com ácido O concreto com agregado précolocado aparentemente possui várias característi cas vantajosas mas devido a inúmeras dificuldades práticas são necessárias perícia e experiência na aplicação desse processo para a obtenção de bons resultados Vibração do concreto O objetivo da compactação do concreto conhecida também como adensamento é a obtenção de um concreto com a maior massa específica possível Os meios de aden samento mais antigos são por socamento ou por apiloamento mas hoje em dia essas técnicas raramente são utilizadas e o método usual é a vibração 242 Propriedades do Concreto Logo após o concreto ser lançado na fôrma as bolhas de ar podem ocupar entre 5 em uma mistura de trabalhabilidade elevada e 20 em um concreto de baixo abatimento A vibração tem o efeito de fluidificar a parte de argamassa da mistura de modo que o atrito interno é reduzido ocorrendo então a acomodação dos agregados graúdos A grande importância da forma das partículas ver página 119 está relaciona da à obtenção do arranjo mais próximo possível entre as partículas de agregados graú dos A continuidade da vibração expulsa a maior parte do ar aprisionado remanescente mas é praticamente impossível a retirada de todo o ar A vibração deve ser aplicada uniformemente em toda a massa de concreto senão algumas partes podem não ser totalmente adensadas enquanto outras podem apre sentar segregação devido à vibração excessiva Entretanto com uma mistura suficien temente rija e bem graduada os efeitos nocivos da vibração excessiva podem ser em grande parte eliminados Diferentes consistências demandam diferentes vibradores para a obtenção de um adensamento mais eficiente Sendo assim a consistência do concreto e as características do vibrador disponível devem ser ajustadas Vale a pena destacar que o concreto fluido embora possa ser autonivelante não alcança o adensa mento completo somente pela ação da gravidade Entretanto a duração necessária da vibração pode ser reduzida quase pela metade em comparação ao concreto comum447 Um bom guia prático sobre o adensamento do concreto é dado por Mass472 e tam bém pelo ACI Guide 309R87473 Vibradores internos Dos diversos tipos de vibradores esse é o mais comum Consiste em um tubo metálico que contém em seu interior um eixo excêntrico movimentado por motor por meio de um eixo flexível A agulha é imersa no concreto aplicando assim esforços aproximada mente harmônicos no concreto Em razão disso tem como nomes alternativos vibrador de agulha ou vibrador de imersão A frequência de vibração de um vibrador imerso no concreto chega a até 12000 ciclos de vibração por minuto e o valor mínimo desejável sugerido fica entre 3500 e 5000 com uma aceleração mínima de 4g mas recentemente a vibração entre 4000 e 7000 ciclos tem sido aceita A agulha é movimentada com facilidade de um local a outro e é aplicada a cada 05 a 10 m durante cinco a 30 segundos dependendo da consistência da mistura mas em algumas misturas podem ser necessários até dois minutos A relação entre o raio de ação do vibrador e a frequência e a amplitude é discutida no ACI 309lR93474 O término da vibração pode ser avaliado na prática pela aparência da superficie do concreto que não deve possuir nem vazios nem excesso de argamassa É recomendada a retirada gradual da agulha a uma velocidade de cerca de 80 mms de maneira que a cavidade deixada pelo vibrador se feche totalmente sem deixar ar aprisionado417 O vibrador deve ser imerso rapidamente através de toda a altura do concreto fresco recém lançado e na camada inferior se ela ainda estiver plástica ou puder ser tornada plástica novamente Dessa maneira evitase a formação de um plano de fraqueza na união entre as duas camadas obtendose assim um concreto monolítico Em camadas de espessura N de RT Agulha ou ponteira Capítulo 4 Concreto fresco 243 superior a 50 cm o vibrador pode não ser eficiente na retirada do ar da parte inferior da camada Um vibrador de imersão não irá retirar o ar da região próxima às fôrmas de modo que é necessário fazer um corte ao longo da fôrma com o uso de uma ferra menta plana A utilização de revestimentos absorventes nas fôrmas é válido nesses casos Os vibradores internos são comparativamente eficientes devido à energia ser apli cada diretamente no concreto diferentemente de outros vibradores As agulhas são fabricadas com diâmetros a partir de 20 mm de modo que são utilizáveis mesmo em seções densamente armadas ou relativamente inacessíveis O ACI Guide 309R8f73 for nece informações úteis sobre vibradores internos e a seleção dos tipos mais adequados Em alguns países existem vibradores internos operados por robôs Vibradores externos Esse tipo de vibrador é rigidamente fixado às fôrmas que são apoiadas sobre um supor te elástico de modo que tanto a fôrma quanto o concreto são vibrados Como resulta do uma parte considerável da energia aplicada é usada para a vibração da fôrma que deve ser resistente e estanque para prevenir deformações e vazamentos de nata O princípio do vibrador externo é o mesmo do interno mas a frequência normal mente varia entre 3000 e 6000 ciclos de vibração por minuto embora alguns alcancem 9000 ciclos por minuto Algumas informações dos fabricantes devem ser analisadas cuidadosamente pois às vezes o número de impulsos é indicado um impulso sendo igual a meio ciclo O Bureau of Reclamation47 recomenda no mínimo 8000 ciclos A energia produzida varia entre 80 e 1100 W Os vibradores externos são utilizados em prémoldados ou em seções moldadas em campo com forma ou espessura que não permita a utilização de um vibrador interno Esses vibradores são eficazes para seções de concreto de até 600 mm de espessura 473 Quando um vibrador externo é utilizado o concreto deve ser lançado em camadas de altura adequada senão o ar não pode ser expelido através da grande espessura de concreto A posição do vibrador talvez precise ser mudada com o andamento da con cretagem se a altura for maior do que 750 mm 473 Vibradores externos portáteis não fixáveis podem ser utilizados em seções não acessíveis de outra forma Entretanto o alcance do adensamento desse tipo de vibrador é muito limitado Outro vibrador é um martelete elétrico usado algumas vezes para o adensamento de corpos de prova de concreto Mesas vibratórias Uma mesa vibratória pode ser considerada uma fôrma acoplada a um vibrador dife rentemente dos tipos anteriores mas o princípio de vibração do concreto e da fôrma em conjunto não é alterado A fonte de vibração também é similar Em geral uma massa excêntrica rotativa de grande velocidade faz a mesa vibrar em um movimento circular Com dois eixos giran do em sentidos contrários a componente horizontal da vibração pode ser neutralizada de modo que a mesa esteja sujeita a um movimento harmônico simples somente na N de RT A NBR 149312004 estabelece que a altura máxima das camadas adensadas por vibração deve ser de 50 cm 244 Propriedades do Concreto direção vertical Também existem algumas mesas vibratórias pequenas de boa quali dade movidas por meio eletromagnético e corrente alternada A gama de frequências utilizada varia de 50 até cerca de 120 Hz É desejável uma aceleração entre 4g e 7g417 Acreditase que uma aceleração de lSg e uma amplitude de 40 µm sejam os valores mínimos requeridos para o adensamento 418 mas com esses valores podem ser necessá rios longos períodos de vibração Para o movimento harmônico simples a amplitude a e a frequência são relacionadas pela equação aceleração a2rcf2 Quando devem ser vibradas seções de concreto de diferentes dimensões e em uso laboratorial uma tabela com amplitude variável deve ser utilizada A frequência variá vel da vibração é uma vantagem adicional Na prática a frequência raramente pode ser variada durante a vibração mas ao menos teoricamente existem consideráveis vantagens no aumento da frequência e na diminuição da amplitude com o andamento do adensamento A razão para isso está no fato de que inicialmente as partículas da mistura estão afastadas e o movimento induzido deve ser de magnitude correspondente Por outro lado uma vez ocorrido um adensamento parcial o uso de uma frequência mais elevada permite um maior número de movimentos de assentamento em um determinado tempo Uma amplitude reduzida significa que o movimento não é muito grande para o espaço disponível A vibração em uma amplitude muito grande em relação ao espaço entre as partículas resulta na permanência de uma mistura em um estado de escoamento contínuo de forma que o adensamento pleno nunca seja obtido Bresson Brusin411 observaram que existe uma quantidade ótima de energia de vibração para cada mistura e que várias combinações de frequência e aceleração são adequadas Entretanto a previsão do ótimo em termos de parâmetros da mistura não é possível A mesa vibratória fornece um meio de adensamento confiável para elementos de concreto prémoldado e tem a vantagem de garantir um tratamento uniforme Uma variação da mesa vibratória é a mesa de impacto utilizada algumas vezes na produção de concreto prémoldado O princípio desse processo de adensamento é um pouco diferente da elevada frequência de vibração discutida anteriormente Em uma mesa de impacto são aplicados violentos golpes verticais em uma frequência de dois a quatro por segundo Os impactos são produzidos por uma queda de 3 a 13 mm obtida por meio de excêntricos O concreto é lançado na fôrma em camadas de pouca espessura enquanto o tratamento com impacto continua Resultados extremamente satisfatórios têm sido relatados mas o processo é bastante especializado e não é ampla mente utilizado Outros vibradores Vários tipos de vibradores foram desenvolvidos para usos específicos mas somente um breve comentário sobre eles será feito Um vibrador de superficie aplica vibração através de uma placa plana diretamente sobre a superficie do concreto Dessa forma o concreto é restrito em todas as direções de maneira que a tendência à segregação seja diminuída Assim pode ser utilizada uma vibração mais intensa Capítulo 4 Concreto fresco 245 Um martelete hidráulico pode ser usado como um vibrador de superfície quando acoplado a uma ponteira plana de grande dimensão como por exemplo 100 mm x 100 mm Uma das principais aplicações é no adensamento de corpos de prova cúbicos Um rolo vibratório é utilizado para o adensamento de lajes finas Existem várias réguas vibratórias e acabadoras para obras de pavimentação equipamentos que são discutidos no ACI 309R874 73 Uma desempenadeira mecânica é utilizada principal mente em pisos de grano líticos a fim de causar a aderência da camada de granitina ao corpo principal do concreto Entretanto é mais um processo de acabamento do que de adensamento Revibração O procedimento habitual é a realização da vibração do concreto imediatamente após o lançamento de modo que o adensamento geralmente é completado antes de o concreto ter enrijecido Todas as seções anteriores abordaram esse tipo de vibração Entretanto foi citado que com o objetivo de garantir uma aderência adequada entre camadas a parte superior da camada abaixo deve ser revibrada desde que possa recuperar o estado plástico Dessa forma as fissuras decorrentes do assentamento plás tico e os efeitos internos da exsudação podem ser eliminados Essa aplicação bemsucedida de revibração levanta a questão de se a revibração pode ser mais amplamente utilizada do que em geral é Aparentemente com base em re sultados experimentais o concreto pode ser revibrado com sucesso em até quatro horas após a mistura 419 desde que seja garantido que o vibrador penetre por peso próprio no concreto4 72 Foi observado que a revibração realizada uma ou duas horas após o lançamento resultou no aumento da resistência à compressão do concreto conforme mostrado na Figura 424 A comparação foi feita tendo como base a duração total da vibração aplicada tanto imediatamente após o lançamento quanto parte no lançamen to e parte após o tempo especificado Foi relatado um aumento de aproximadamente 14419 mas os valores reais dependem da trabalhabilidade da mistura e de detalhes do procedimento Outros pesquisadores observaram um aumento de 3 a 9480 Em geral 6 30 o I o 25 loo41 e 20 o 4 Período antes da revibração horas Figura 424 Relação entre a resistência aos 28 dias e o tempo de revibração419 N de RT Conhecidos no Brasil como granitinas granilites e marmorites 246 Propriedades do Concreto o aumento da resistência é mais pronunciado nas idades iniciais e é maior em concre tos passíveis de grande exsudação420 devido à água aprisionada ser expelida pela revi bração Pela mesma razão a revibração aumenta significativamente a estanqueidade da água472 A aderência entre o concreto e a armadura junto à superfície do concreto também é melhorada já que a água exsudada aprisionada é expulsa É possível ainda que parte da melhoria da resistência decorra do alívio das tensões devidas à retração plástica no entorno das partículas dos agregados Apesar dessas vantagens a revibração não é amplamente utilizada pois implica uma etapa adicional na produção de concreto e com isso um aumento de custo Além disso se aplicada muito tarde a revibração pode prejudicar o concreto Concreto tratado a vácuo Uma solução para o problema de combinar uma trabalhabilidade razoavelmente ele vada com a mínima relação águacimento é dada pelo tratamento a vácuo do concreto recémlançado O procedimento será apresentado de forma resumida a seguir Uma mistura de trabalhabilidade média é lançada de modo usual nas fôrmas Como o concreto fresco contém um sistema contínuo de canais preenchidos com água a aplicação de vácuo na superfície do concreto resulta na extração de uma grande quantidade de água até uma dada profundidade do concreto Em outras palavras a água denominada água de trabalhabilidade é removida assim que não é mais necessária Deve ser destacado que bolhas de ar são removidas somente da superfície já que não constituem um sistema contínuo A relação águacimento final é portanto reduzida antes da pega do concreto e como essa relação controla em grande parte a resistência o concreto tratado a vácuo possui maior resistência maior massa específica menor permeabilidade maior dura bilidade e maior resistência à abrasão do que as obtidas de outra forma Entretanto parte da água extraída deixa vazios de modo que todas as vantagens teóricas podem não ser obtidas na prática 454 De fato o aumento da resistência no tratamento a vácuo é proporcional à quantidade de água removida até um valor crítico além do qual não há aumento significativo portanto o tratamento a vácuo prolongado não é interessante O valor crítico depende da espessura do concreto e das proporções da mistura455 De qualquer forma a resistência do concreto tratado a vácuo praticamente obedece à de pendência usual da relação águacimento final conforme mostra a Figura 425 O vácuo é aplicado através de mantas porosas conectadas a uma bomba de vácuo As mantas são colocadas sobre coxins de filtro fino que evitam a remoção do cimento junta mente com a água As mantas podem ser colocadas na superfície de concreto logo após o nivelamento e também podem ser incorporadas às faces internas de fôrmas verticais O vácuo é criado pela bomba de vácuo e sua capacidade é determinada pelo perí metro da manta e não por sua área A magnitude do vácuo aplicado é em geral cerca de 008 MPa e esse vácuo reduz a quantidade de água em até 20 A redução é maior quanto mais próximo o vácuo estiver da manta e é comum considerar que a sucção somente é totalmente eficaz até uma profundidade de 100 a 150 mm A retirada de água N de RT No original vaccumdewatered concrete 04 Capítulo 4 Concreto fresco 247 li Concreto tratado a vácuo o Concreto normal 06 08 Relação águacimento 10 Figura 425 Relação entre a resistência do concreto e a relação água cimento calculada após o tratamento a vácuo 455 produz o assentamento do concreto em até aproximadamente 3 da profundidade al cançada pela sucção A velocidade de retirada de água reduz com o tempo e tem sido constatado que a operação de 15 a 25 minutos é normalmente mais econômica e que após 30 minutos a diminuição da quantidade de água é muito pequena Na realidade não ocorre qualquer sucção durante o tratamento a vácuo Simples mente é aplicada uma queda de pressão inferior à atmosférica ao fluido intersticial do concreto fresco podendo ser dito que ocorre um adensamento pela pressão atmosféri ca Portanto a quantidade de água removida seria igual à contração do volume total de concreto e não seriam produzidos vazios Na prática entretanto alguns vazios se for mam e tem sido constatado que para a mesma relação águacimento final o concreto comum tem uma resistência um pouco maior do que o concreto tratado a vácuo Esse fato é perceptível na Figura 425 A formação de vazios pode ser evitada se além do tratamento a vácuo for apli cada vibração intermitente Nessas condições é obtido um maior grau de adensamen to e a quantidade de água retirada pode ser aproximadamente o dobro Em ensaios realizados por Garnett421 foram alcançados bons resultados com tratamento a vácuo por 20 minutos associado à vibração entre o 4 e o 8 minuto e novamente entre o 14º e o 18º minuto O tratamento a vácuo pode ser utilizado em uma ampla faixa de relações agregado cimento e de granulometrias de agregados mas uma granulometria mais grossa resulta em mais água do que uma mais fina Além disso parte do material mais fino é removida pela operação e materiais finos como as pozolanas podem não ser incorporados à mistura Têm sido feitas recomendações4109 para que o consumo de cimento seja li mitado a 350 kgm3 e para que se utilizem aditivos redutores de água de modo que o abatimento não seja maior do que 120 mm O concreto tratado a vácuo enrijece rapidamente assim as fôrmas podem ser re movidas cerca de 30 minutos após o lançamento mesmo em pilares de 45 m de altura 248 Propriedades do Concreto Esse é um importante aspecto econômico especialmente em fábricas de prémoldados já que as fôrmas podem ser reutilizadas em menor tempo Entretanto a cura normal é essencial A superfície do concreto tratado a vácuo é totalmente livre de orifícios e até a es pessura de 1 mm é altamente resistente à abrasão Essas características são de extrema importância em concretos que estarão em contato com água corrente a alta velocidade Outra característica interessante do concreto tratado a vácuo é sua boa aderência ao concreto já existente o que significa que ele pode ser utilizado para o recapeamento de pavimentos rodoviários e outros serviços de reparos Portanto o tratamento a vácuo parece ser um processo bastante interessante e é muito usado em alguns países especial mente em lajes e pisos454 F6rmas drenantes Um desenvolvimento recente de certa forma conceitualmente similar ao tratamento a vácuo é o uso de fôrmas drenantes Nesse caso as fôrmas das superfícies verticais são constituídas por um têxtil de polipropileno fixado à chapa de compensado da fôrma que contém furos para drenagem Desse modo a fôrma age como um filtro através do qual o ar e a água de exsudação passam mas o cimento em sua maior parte fica retido no corpo do concreto embora seja carreado em direção à fôrma Foi relatado um au mento localizado no consumo de cimento de 20 a 70 kgm3493 Além de reduzirem a pressão nas fôrmas as fôrmas drenantes diminuem a relação águacimento na região superficial até uma profundidade de 20 mm A relação varia uniformemente de cerca de O 15 junto às fôrmas até um valor desprezável na profundi dade de 20 mm499 O efeito dessa relação bastante reduzida é a diminuição da absorção e da permeabilidade à água nas regiões expostas do concreto o que frequentemente é um aspecto crítico do ponto de vista da durabilidade Entretanto deve ser destacado que 20 mm é um valor menor do que o cobrimento de armadura em condições severas de exposição A dureza superficial do concreto também é aumentada e esse aspecto melhora a resistência do concreto à cavitação e à erosão Como grande parte da água excedente escapa na direção horizontal a quantidade de água exsudada na superfície superior é diminuída Esse fato permite que as opera ções de acabamento da superfície iniciem mais cedo mas quando as condições ambien tais são propícias à secagem rápida a falta da exsudação pode resultar em fissuração por retração plástica e medidas apropriadas devem ser adotadas A superfície produzida pelas fôrmas drenantes é isenta de veios de exsudação e de cavidades devidas ao ar aprisionado melhorando assim a aparência das superfícies ex postas Embora a cura úmida após a remoção das fôrmas seja recomendável sua não realização é menos lanosa do que no caso das fôrmas impermeáveis usuais Análise do concreto fresco Ao considerar os ingredientes constituintes de um concreto foi presumido até o mo mento que as proporções reais correspondem às especificadas Centrais modernas de dosagem podem fornecer os registros dos materiais de cada mistura mas nestes não es N de RT No originalpermeableformwork cuja tradução literal é fôrmas permeáveis Capítulo 4 Concreto fresco 249 tão incluídas informações sobre a granulometria e o teor de umidade dos agregados ver página 137 Além do mais se os registros fossem sempre totalmente confiáveis haveria pouca necessidade de verificações da resistência do concreto endurecido Entretanto na prática podem ocorrer erros ou até mesmo ações deliberadas que resultam em mis turas com proporções incorretas o que torna necessário determinar a composição da mistura o quanto antes Os dois valores de maior interesse são a quantidade de cimento e a relação águacimento Os procedimentos para a determinação desses valores são denominados análise do concreto fresco Os métodos de ensaio da ASTM para a determinação das quantidades de cimento e de água foram cancelados O procedimento denominado equipamento para análise expedita rapid analysis machine descrito nas referências 457 484 e 485 não se mos trou confiável O US Army477 utiliza um ensaio baseado na titulação de cloretos para a determi nação do teor de água e na titulação de cálcio para a do teor de cimento O ensaio pode ser realizado em campo e não demora mais do que 15 minutos Entretanto a parte fina menor do que 150 µm de agregados calcários não pode ser distinguida do cimento O princípio da flotação para determinar a relação águacimento da mistura foi uti lizado por Naik Ramme486 mas exige que seja conhecida a relação agregadocimento da mistura que pode ser uma incerteza ou não confiável Foi desenvolvido um método de filtragem sob pressão em que o material menor do que 150 µm é separado por filtragem e por pressão a seco436 A massa de cimento é considerada como a massa dessa fração corrigida em relação ao agregado menor do que 150 µm da dosagem Isso é uma fonte provável de erro Também se desenvolveu a separação do cimento por flotação481 Uma abordagem totalmente diferente para a determinação do teor de cimento no concreto fresco é baseada na separação do cimento utilizando um líquido pesado e uma centrífuga438 Não se têm obtido bons resultados com esse processo especialmente quando as partículas mais finas do agregado não possuem massa específica significati vamente menor do que as do cimento Um desenvolvimento recente é a determinação da relação águacimento por meio da medida da resistividade elétrica utilizando uma sonda imersa no concreto fresco Esse método somente é confiável para uma determinada mistura e a alteração da resis tividade é uma indicação de um afastamento da relação águacimento esperada Quanto ao teor de água no concreto fresco a determinação pode ser feita por meio da medida do grau de dispersão de nêutrons térmicos emitidos por uma fonte colocada dentro do volume de agregado ou no interior de uma amostra da mistura469 O hidrogênio é o principal elemento influente na dispersão e no retardo dos nêutrons térmicos e como ele é quase inteiramente ligado à água o método nuclear pode dar um valor do teor de água com precisão de 03 A massa unitária do agregado seco também deve ser considerada no método e seu valor é determinado a partir do retroespalhamento de radiação gama de uma segunda fonte O equipamento comple to é constituído por fontes de nêutrons térmicos e de raios gama por detectores de nêutrons e de cintilação e pelos contadores associados A calibragem é realizada em campo e é um processo que requer tempo O processo de secagem em um forno de microondas foi proposto 250 Propriedades do Concreto É possível perceber que não há nenhum procedimento confiável e prático para a determinação da relação águacimento do concreto fresco De fato não existe nenhum ensaio para a determinação da composição do concreto fresco que seja conveniente e suficientemente confiável para ser utilizado como um ensaio prévio ao lançamento Concreto autoadensável Esse tipo de concreto expulsa o ar aprisionado sem vibração e se movimenta por obs táculos como a armadura para preencher todos os espaços nas fôrmas Seu uso é in teressante em elementos com intrincadas disposições de cordoalhas de concreto pro tendido e em áreas de difícil acesso junto às ancoragens A vibração é uma operação com elevado nível de ruído e portanto incômoda à vizinhança especialmente à noite e aos fins de semana Evitar esse ruído é o segundo argumento para o uso do concreto autoadensável Existe ainda uma terceira razão que está relacionada aos efeitos nocivos à saúde dos operadores de vibradores de imersão O manuseio do vibrador prejudica nervos e vasos sanguíneos e causa uma doença profissional conhecida como síndrome dos dedos brancos ou da mão branca ou vibração de mãos e braços Esse aspecto é claro é socialmente indesejável e no Reino Unido existe regulamentação sobre o uso de vibradores manuais Entretanto até o momento o concreto autoadensável não é am plamente utilizado no Reino Unido enquanto Japão Suécia e Holanda são os líderes nesse campo Nos Estados Unidos a PrescastPrestressed Concrete Institute PCI já possui um guia sobre concreto autoadensável e o ACI elaborou a publicação 237R07 bastante útil Curiosamente o impulso para o desenvolvimento do concreto autoadensável veio do Japão com o objetivo de minimizar a utilização de mão de obra não especializada Não há dúvida de que o uso deste concreto se difundirá em um futuro próximo mesmo para o concreto leve Há três requisitos para o concreto ser considerado autoadensável fluidez capaci dade de passagem por armaduras com espaçamento reduzido e resistência à segregação Existem vários ensaios propostos para cada uma das três propriedades mas nenhum método de ensaio completo foi normalizado Em 201 O foram publicadas cinco normas denominadas BS EN 12350 Part 8 slumpflow Part 9 Vfunnel test Part 10 Lbox test Part 11 sieve segregation teste Part 12 Jring test Os meios de obtenção do concreto autoadensável são uso de mais finos menores do que 600 µm do que o usual obtenção de uma viscosidade adequada pelo uso de um agente controlador relação águacimento em torno de 040 uso de aditivo superplas tificante agregados de forma e textura adequadas e menos agregados graúdos do que o usual 50 em relação ao volume de todos os sólidos Esses itens resultam em um menor intertravamento entre os agregados o que é benéfico em relação à resistência ao cisalhamento Claramente é necessário um controle muito bom da produção N de RT No Brasil o método para a reconstituição de traço consumo de cimento e relação águacimento do concreto fresco era normalizado pela NBR 96051992 mas essa norma foi can celada em 30112012 Capítulo 4 Concreto fresco 251 O concreto autoadensável é bastante útil em elementos densamente armados de qualquer forma tanto em concreto prémoldado quanto moldado em campo A úni ca limitação é que a superfície superior deve ser horizontal A BS EN 2069 2010 e a ASTM C 171209 são normas recentes Referências 41 W H Glanville A R Collins and D D Matthews The grading of aggregates and worka bility of concrete Road Researeh Teeh Paper No 5 London HMSO 1947 42 N ational Readymixed Concrete Association Outline and Tables for Proportioning Normal Weight Conerete 6 pp Silver Spring Maryland Oct 1993 43 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passante Método do anel J determinação da habilidade passante Método da caixa L determinação da viscosidade Método do funil V e determinação da resistência à segregação Método da coluna de segregação 252 Propriedades do Concreto 419 C A Vollick Effects of revibrating concrete J Amer Concr Inst 54 pp 72132 March 1958 420 E N Mattison Delayed screeding of concrete Construetional Review 32 No 7 p 30 Sydney 1959 421 J B Garnett The effect of vacuum processing on some properties of concrete Cement Concr Assoe Teeh Report TRA326 London Oct 1959 422 R Shalon and R C Reinitz Mixing time of concrete technological and economic as pects Researeh Paper No 7 Building Research Station Technion Haifa 1958 423 D A Abrams Effect of time of mixing on the strength of concrete The Canadian Engine er 25 July 1 Aug 8 Aug 1918 reprinted by Lewis Institute Chicago 424 G C Cook Effect of time of haul on strength and consistency of readymixed concrete J Amer Concr Inst 39 pp 41326 April 1943 425 D A Abrams 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componente essencial da mistura de concreto eles são um componente impor tante e cada vez mais difundido Em vários países uma mistura sem aditivos pode ser considerada uma exceção Benefícios dos aditivos A razão para o uso crescente dos aditivos é o fato de estes serem capazes de conferir consideráveis vantagens físicas e econômicas ao concreto Esses benefícios incluem a utilização do concreto em situações em que antes existiam dificuldades consideráveis ou mesmo insuperáveis Eles também possibilitam o uso de uma maior variedade de componentes na mistura Os aditivos embora nem sempre sejam baratos não representam necessariamente uma despesa adicional já que seu uso pode resultar em economia por exemplo no cus to da mão de obra necessária para o adensamento no consumo de cimento ou ainda na melhoria da trabalhabilidade sem o emprego de medidas adicionais Deve ser destacado que quando adequadamente utilizados os aditivos são benéfi cos ao concreto Entretanto eles não são uma solução para a má qualidade dos compo nentes da mistura nem para o uso de proporções incorretas na mistura tampouco para a mão de obra deficiente no transporte no lançamento e no adensamento Tipos de aditivos Um aditivo pode ser definido como um produto quimico que exceto em casos especiais é adicionado ao concreto em quantidades máximas de 5 em relação à massa de ci mento durante a mistura ou durante uma mistura complementar antes do lançamento 258 Propriedades do Concreto do concreto com o objetivo de obter uma alteração específica ou alterações nas pro priedades normais do concreto Os aditivos podem ter composição orgânica ou inorgânica mas seu atributo quí mico diferenciado de mineral é sua principal característica Na nomenclatura ame ricana eles são denominados aditivos químicos mas neste livro essa classificação é desnecessária pois os produtos minerais incorporados ao concreto quase sempre em teores maiores do que 5 da massa de cimento são denominados materiais cimentícios ou adições Os aditivos são normalmente classificados conforme sua função no concreto mas frequentemente eles possuem ações adicionais A classificação da ASTM C 49410 é a seguinte Tipo A TipoB TipoC TipoD Tipo E TipoF TipoG Tipo S Redutor de água Retardador Acelerador Redutor de água e retardador Redutor de água e acelerador Redutor de água de elevado desempenho ou superplastificante Redutor de água de elevado desempenho e retardador ou superplastificante e retardador Desempenho específico A norma britânica para aditivos é a BS EN 93422009 e também são importantes diversas partes da BS EN 480 Na prática os aditivos são comercializados como produtos patenteados e algu mas vezes o material promocional inclui informações sobre grandes e variados benefí cios Apesar de poderem ser verdadeiras algumas dessas vantagens ocorrem somente de forma indireta em decorrência de circunstâncias especiais de modo que é importante compreender os efeitos específicos dos aditivos antes de utilizálos Além do mais como a ASTM C 49410 cita os efeitos específicos produzidos podem variar de acordo com as propriedades e as proporções dos outros ingredientes da mistura N de RT A NBR 117682011 é a norma brasileira que especifica os requisitos para aditivos químicos para concreto Estes são definidos como o produto adicionado durante o processo de preparo do concreto em quantidade máxima de 5 da massa de material cimentício com o objeti vo de modificar propriedades do concreto no estado fresco eou no estado endurecido Da mesma forma citada pelo autor no Brasil são usuais o termo simplificado aditivo para esse material e os termos adições ou adições minerais para os materiais adicionados em teores superiores a 5 em relação à massa de cimento N de RT A NBR 117682011 classifica os aditivos para concreto de acordo com seguintes tipos e designações redutor de água ou plastificante PN de alta redução de água ou superplas tificante tipo 1 SP1 de alta redução de água ou superplastificante tipo II SP11 incorporador de ar IA acelerador de pega AP acelerador de resistência AR retardador de pega RP redutor de água e retardador de pega ou plastificante retardador PR de alta redução de água e retardador de pega ou superplastificante retardador tipos 1 e II SP1 R e SPII R redutor de água e acelerador de pega ou plastificante acelerador PA e de alta redução de água e acelerador de pega ou superplastificante acelerador tipos 1 e II SP1 A e SPII A Capítulo 5 Aditivos 259 Os aditivos podem ser utilizados nos estados sólido ou líquido Este último é mais comum tendo em vista ser possível sua dispersão uniforme de forma mais rápida duran te a mistura do concreto São utilizados dosadores calibrados sendo o aditivo adicio nado à água de amassamento ou separadamente em forma diluída mas simultanea mente com a água de amassamento em geral durante a parte final da adição de água Os superplastificantes estão sujeitos a métodos especiais de incorporação à mistura As dosagens dos diversos tipos de aditivos normalmente expressas como uma por centagem da massa de cimento na mistura são recomendadas pelos fabricantes mas frequentemente apresentam variações em função das circunstâncias A eficiência de qualquer aditivo pode variar dependendo de sua dosagem e tam bém dos constituintes da mistura especialmente das propriedades do cimento Para al guns aditivos a dosagem importante é o teor de sólidos e não a massa total de aditivos na forma líquida Entretanto no que diz respeito à quantidade de água da mistura o volume total dos aditivos líquidos deve ser levado em conta mas o teor de sólidos dos superplastificantes deve ser excluído É importante que o efeito de qualquer aditivo não seja muito sensível a pequenas variações em sua dosagem já que essas variações podem ocorrer acidentalmente duran te a produção do concreto Os efeitos dos aditivos são influenciados pela temperatura portanto seu desempenho em temperaturas extremas deve ser verificado antes do uso Em geral não deve ser permitido o contato dos aditivos com a pele ou com os olhos Além dos aditivos discutidos neste capítulo existem ainda os aditivos incorporado res de ar que serão tratados no Capítulo 11 Aditivos aceleradores Abreviadamente esses aditivos Tipo C da ASTM serão tratados como aceleradores Sua função principal é acelerar a resistência inicial do concreto ou seja seu endureci mento ver página 19 embora eles também possam simultaneamente acelerar a pega do concreto Caso seja necessária uma distinção entre as duas ações pode ser útil recor rer às propriedades de aceleração da pega Os aceleradores podem ser utilizados quando o concreto tiver de ser lançado a baixas temperaturas de 2 a 4 ºC por exemplo na produção de prémoldados em que uma rápida remoção de fôrmas é desejável ou em serviços urgentes de reparo Outros benefícios da utilização de aceleradores são as possibilidades de antecipação do acaba mento da superfície de concreto aplicação de isolamento para a proteção e também colocação da estrutura em serviço em menor prazo Por outro lado em temperaturas elevadas os aceleradores podem causar o aumen to pronunciado da taxa deliberação de calor ocasionando fissuração por retração54 Embora os aceleradores frequentemente sejam utilizados em temperaturas muito baixas eles não são agentes anticongelantes pois diminuem o ponto de congelamento do concreto em no máximo 2 ºC Portanto as precauções usuais anticongelamento devem ser sempre adotadas ver página 421 Existem agentes anticongelantes em pro cesso de desenvolvimento 5859 mas ainda não estão totalmente aprovados O acelerador mais comum utilizado por décadas era o cloreto de cálcio Esse pro duto é eficiente na aceleração da hidratação dos silicatos de cálcio principalmente o C3S possivelmente por causar uma leve alteração na alcalinidade da água dos poros ou 260 Propriedades do Concreto por atuar como um catalisador das reações de hidratação Embora o mecanismo dessa ação ainda não seja totalmente entendido não há dúvidas de que o cloreto de cálcio seja um acelerador eficiente e barato apesar de ter um sério defeito a presença de íons cloreto na proximidade da armadura ou de outro aço embutido é altamente favorável à ocorrência de corrosão Esse tópico será discutido no Capítulo 11 Embora as reações de corrosão ocorram somente na presença de água e de oxi gênio os riscos relacionados à presença de íons cloretos no concreto que contém ar maduras são tais que o cloreto de cálcio nunca deveria ser incorporado ao concreto armado Para o concreto protendido os riscos são ainda maiores Em virtude disso várias normas e regulamentos proíbem o uso de cloreto de cálcio em concretos que contenham aço ou alumínio embutido Além do mais mesmo em concreto simples quando a durabilidade pode ser prejudicada por agentes externos o uso dos cloretos de cálcio pode não ser aconselhado Por exemplo a resistência do cimento ao ataque por sulfatos é diminuída pela adição de CaC12 a misturas pobres e o risco da reação álcali agregado quando o agregado for reativo aumenta 524 Entretanto quando essa reação é efetivamente controlada pelo uso de cimento com baixo teor de álcalis e pela adição de pozolanas o efeito do CaC12 é muito pequeno Outros aspectos indesejáveis da adi ção do CaC12 são o aumento da retração por secagem geralmente entre 10 e 15 ou mais 524 em algumas situações e também um possível aumento da fluência Embora a adição de CaC12 reduza o risco de danos por congelamento durante os primeiros dias após o lançamento a resistência do concreto com ar incorporado ao gelo e degelo nas idades mais avançadas é afetada negativamente Algumas indicações desse fato são dadas na Figura 51 Pelo lado positivo constatouse que o CaC12 aumenta a resistência do concreto à erosão e à abrasão efeito que persiste ao longo do tempo 524 Quando o concreto simples é curado em vapor o CaC12 aumenta a resistência do concreto e possibilita a elevação mais rápida da temperatura durante o ciclo de cura ver página 384 525 A ação do cloreto de sódio é similar à ação do cloreto de cálcio mas de menor intensidade Os efeitos do NaCl também são mais variáveis e foi observada uma dimi nuição no calor de hidratação com consequente perda de resistência a partir dos sete dias Por essa razão o NaCl é indesejável Tem sido sugerido o uso de cloreto de bário mas sua ação aceleradora ocorre apenas em condições de temperaturas mais altas 544 Alguns pesquisadores sugerem que a utilização do cloreto de cálcio não contri bui significativamente para a corrosão da armadura se o concreto for bem dosado e adensado e se o cobrimento da armadura for adequado 553 Em obras infelizmente essa perfeição pode vez ou outra não ser obtida e o risco do uso de cloreto de cálcio supera enormemente seus benefícios Além do mais a experiência tem mostrado que sob as condições extremas de exposição existentes em alguns países somente um concreto de alto desempenho poderia proteger a armadura contra a corrosão ver Capítulo 13 Devido a essa preocupação em relação à corrosão das armaduras a utilização as propriedades e os efeitos do cloreto de cálcio não serão mais tratados neste livro Essa preocupação levou à busca de aceleradores isentos de cloretos Entretanto nenhum N de RT A NBR 61182014 versão corrigida 2014 proíbe o uso de aditivos à base de cloretos em estruturas de concreto A NBR 117682011 define que aditivos com teor de cloretos menor ou igual a 015 em massa correspondem a aditivos isentos de cloretos 2000 o Oll O 1500 o Oll O o 1000 ü O 8 E 500 z o 7 14 Capítulo S Aditivos 261 Sem cloretos 3 28 180 Período de cura úmida escala logarítmica dias Figura 51 Resistência ao gelo e degelo do concreto submetido à cura úmida a 4 ºC para diferentes teores de CaCI 54 acelerador se tornou amplamente aceito mas uma descrição dos possíveis aceleradores a serem utilizados pode ser útil O nitrito de cálcio e o nitrato de cálcio são possíveis aceleradores sendo que o primeiro também exerce uma ação inibidora de corrosão 51 O formiato de cálcio e o formiato de sódio também são possibilidades embora o último possa introduzir sódio na mistura um álcali que é conhecido por influenciar a hidratação e também por ser potencialmente reativo com alguns agregados ver página 151 O formiato de cálcio somente é eficiente quando utilizado com cimentos que pos suam uma relação mínima entre C3A e S03 igual a 4 e um baixo teor de S03 Cimentos produzidos com o uso de carvão com teor relativamente elevado de enxofre não satisfa zem essa exigência 57 Por essa razão devem ser realizadas misturas experimentais com os cimentos disponíveis para uso Também deve ser destacado que o formiato de cálcio tem solubilidade muito baixa em água 51 Quando utilizado em teores de 2 a 3 em relação à massa de cimento o formiato de cálcio aumenta a resistência do concreto até cerca de 24 horas efeito que é maior em cimentos com baixo teor de C3A 53 Massazza Testolin513 observaram que o concreto com formiato de cálcio pode alcançar em quatro horas e meia a resistência que sem o aditivo somente seria obtida em nove horas conforme mostra o exemplo da Figura 52 É importante destacar que o formiato de cálcio não causa um retrocesso da resistência Por outro lado os possíveis efeitos colaterais desse acelerador não foram eliminados 512533 A trietanolamina é um possível acelerador mas é bastante sensível à variação de dosagem e à composição do cimento 534 Por essa razão esse produto não é utilizado exceto para compensar o efeito retardador de alguns aditivos redutores de água A forma exata da ação dos aceleradores ainda é desconhecida Além do mais o efeito dos aceleradores na resistência inicial do concreto depende muito do acelerador utilizado bem como do cimento mesmo para cimentos de mesmo tipo A composição 262 Propriedades do Concreto Teor de ad itivo 60 50 6 o I 40 o E o OS 30 e i 20 10 o 4 6 8 12 16 24 48 Idade escala raiz quadrada horas Figura 52 Influência de vários teores de formiato de cálcio em relação à massa de cimento no desenvolvimento da resistência do concreto com consumo de cimento de 420 kgm3 e rela ção água cimento de 035 citada na ref 513 completa real dos aditivos normalmente não é disponibilizada por razões comerciais de modo que é necessário verificar o desempenho de qualquer combinação cimentoaditivo A extensão do problema foi mostrada por Rear Chin520 ao ensaiarem concretos de mesmas proporções de mistura relação águacimento igual a 054 produzidos com cinco cimentos Portland Tipo 1 ASTM e três aditivos em três teores O primeiro era um aditivo à base de nitrito de cálcio o segundo à base de nitrato de cálcio e o terceiro à base de tiocianato de sódio Os teores dos compostos dos cimentos em porcentagem apresentavam as seguintes variações C3S 49 a 59 C2S 16a 26 C3A 5 a 10 C4AF 7 a 11 A finura do cimento medida pelo método Blaine variou de 327 a 429 m2kg A partir dos resultados de resistência à compressão determinados a 20 ºC apresen tados na Tabela 51 pode ser visto que há uma grande variação no desempenho de cada aditivo quando utilizado com diferentes cimentos bem como entre os três aditivos em si Em todos os casos a resistência está expressa como uma porcentagem da resistência do concreto sem aditivo Capítulo 5 Aditivos 263 Tabela 51 Efeitos dos aceleradores na resistência de concretos produzidos com diferentes cimentos52º Dosagem mVlOO kg Faixa de variação da resistência na idade de Acelerador Nº de cimento 1 dia 3dias 7 dias o 100 100 100 1300 100173 105115 97114 2600 112175 107141 111129 3900 111166 111143 113156 o 100 100 100 740 64130 90113 100116 2 1480 65157 95113 105132 2220 58114 99115 107123 o 100 100 100 195 111149 115131 100120 3 390 123185 101132 107130 585 121171 115136 104129 A norma ASTM C 49410 inclui a exigência de que quando for utilizado um adi tivo Tipo C o início de pega medido pelo ensaio de resistência à penetração prescrito pela ASTM C 40310 deve ser antecipado em no mínimo uma hora mas em não mais do que três horas e meia em relação à mistura de controle A resistência à com pressão aos três dias deve ser 125 da resistência do concreto de controle Admitese que a resistência além de 28 dias seja inferior à resistência do concreto de controle mas o retrocesso da resistência não é permitido A BS EN 93422009 prescreve tempo de início de pega resistência e teor de ar Essa norma também estabelece requisitos para os demais tipos de aditivos A discussão anterior indica que nenhum acelerador é amplamente aceito Ao mes mo tempo é importante destacar que a demanda por aceleradores diminuiu especial mente na produção de concreto prémoldado visto que há outras formas de se obter uma resistência inicial elevada como pelo uso de relações águacimento muito baixas em conjunto com superplastificantes No entanto o uso de aceleradores em lançamen tos realizados em baixas temperaturas ainda continua N de RT A NBR 117682011 diferencia aditivo acelerador de resistência e aditivo acelerador de pega O primeiro é definido como o aditivo que aumenta a taxa de desenvolvimento das resistências iniciais do concreto com ou sem aumento de pega enquanto o segundo é definido como o aditivo que diminui o tempo de transição entre o estado plástico e o estado endurecido do concreto O adi tivo acelerador de pega deve adiantar a pega em no mínimo 30 minutos em relação à argamassa de referência e sua resistência aos 28 dias deve ser no mínimo 80 do valor da resistência do concreto de referência Quanto ao aditivo acelerador de resistência as exigências são a resistência em 24 horas deve ser no mínimo 120 da resistência do concreto de referência e aos 28 dias o valor deve ser no mínimo 90 do valor de referência Para ambos os aditivos é feita a limitação em relação ao teor de ar no concreto fresco devendo ser de no máximo 2 em relação ao concreto de referência 264 Propriedades do Concreto Aditivos retardadores Um atraso no tempo de pega da pasta de cimento pode ser obtido pela incorporação de um aditivo retardador Tipo B da ASTM à mistura denominado a partir de agora simples mente retardador Esses aditivos em geral também retardam o endurecimento da pasta embora alguns sais possam acelerar a pega mas inibir o desenvolvimento da resistência Os retardadores não alteram a composição ou a identidade dos produtos de hidratação545 Os retardadores são úteis nas concretagens em condições de alta temperatura ambien te em que o tempo de pega normal é diminuído pela temperatura elevada e na prevenção da formação de juntas frias Em geral eles prolongam o tempo pelo qual o concreto pode ser transportado lançado e adensado O atraso no endurecimento causado pelos retar dadores pode ser explorado para a obtenção de acabamentos com agregados expostos Nesse caso o retardador é aplicado na face interna da fõrma para que o endurecimento do cimento adjacente seja atrasado Após a retirada das fõrmas esse cimento pode ser elimi nado por escovação o que resulta em uma superficie com agregados expostos Algumas vezes o uso de retardadores pode exercer influência sobre o projeto es trutural podem ser realizados por exemplo lançamentos contínuos de uma grande quantidade de concreto com retardo controlado das várias etapas do lançamento em vez de uma construção segmentada ver página 411 A ação de retardo é exibida pelo açúcar por derivados de carboidratos por sais solúveis de zinco por boratos solúveis e por alguns outros sais551 O metanol também é um possível retardador 512 Na prática são mais utilizados os retardadores que também possuem ação de redução de água Tipo D da ASTM descritos na próxima seção A forma de ação dos retardadores ainda não está bem determinada É provável que eles modifiquem o crescimento ou a morfologia dos cristais 537 sendo adsorvidos pela membrana de cimento hidratado que foi rapidamente formada 511 Dessa maneira eles retardam o crescimento dos núcleos de hidróxido de cálcio o que resulta em uma barreira mais eficiente à continuidade da hidratação do que em uma mistura sem adi tivo Posteriormente os aditivos são removidos da solução e incorporados ao material hidratado mas isso não significa necessariamente que haja formação de compostos hidratados diferentes 536 Esse também é o caso dos aditivos redutores de água e retar dadores identificados como Classe D pela ASTM Khalil Ward543 mostraram que a relação linear existente entre o calor de hidratação e a massa de água não evaporável não é afetada pelo uso de um aditivo à base de lignossulfonato ver Figura 53 É necessária bastante precaução no uso de retardadores pois em quantidades in corretas eles podem inibir totalmente a pega e o endurecimento do concreto São co nhecidos casos de resultados de resistência aparentemente inexplicáveis quando sacos de açúcar foram utilizados para o transporte de amostras de agregado para o laborató rio ou quando sacos de melaço foram utilizados para o transporte de concreto recém misturado Os efeitos do açúcar dependem em grande parte da quantidade usada mas resultados conflitantes já foram observados56 Aparentemente quando utilizada de maneira cuidadosa uma pequena quantidade de açúcar cerca de 005 em relação à massa de cimento atua como um retardador aceitável e o retardo de pega é de cerca de quatro horas 555 A ação retardante do açúcar ocorre provavelmente devido à pre venção da formação de CSH 55º mas os efeitos exatos do açúcar dependem fortemente da composição química do cimento Por essa razão o desempenho do açúcar e na Capítulo 5 Aditivos 265 o 100 200 300 Calor de hidratação Jg Figura 53 Relação entre o teor de água não evaporável do cimento e o calor de hidratação com e sem aditivo retardador 543 verdade de qualquer retardador deve ser determinado por misturas experimentais com o cimento que será utilizado na obra Uma grande quantidade de açúcar entre 02 e 1 da massa de cimento por exem plo irá praticamente impedir a pega do cimento Contudo essas quantidades de açú car podem ser utilizadas como um inibidor barato por exemplo quando um caminhão betoneira não puder ser descarregado devido a um problema mecânico O melaço já foi usado para evitar a pega de sobras de concreto em ocasiões nas quais a lavagem das betoneiras não era possível A resistência inicial do concreto é bastante reduzida quando o açúcar é utilizado de maneira controlada como um retardador 526 Todavia além de cerca de sete dias ocorre um aumento significativo da resistência em comparação à mistura sem retarda dor 555 Isso provavelmente devese ao fato de que a pega retardada produz um gel de cimento mais denso ver página 375 É interessante destacar que a eficiência de um aditivo depende do momento da adi ção à mistura Um atraso mesmo de dois minutos após a água entrar em contato com o cimento aumenta o retardo Tal atraso pode ser obtido às vezes por uma sequência apropriada de alimentação da betoneira O retardo ampliado ocorre especialmente em cimentos com teor de C3A elevado pois uma vez que parte do C3A tenha reagido com o sulfato de cálcio ele não adsorve o aditivo restando então mais aditivo para retardar a hidratação dos silicatos de cálcio que ocorre por meio da adsorção nos núcleos de hidróxido de cálcio 536 266 Propriedades do Concreto 30 o E 25 e o g 20 e e 15 g E 10 Teor de retardador o 02 04 06 08 o 10 20 30 40 Tempo de início de pega horas Figura 54 Influência da temperatura no tempo de início de pega de concretos com vários teores de aditivo retardador em relação à massa de cimento citada na ref 513 Como os retardadores são frequentemente utilizados em climas quentes é importante destacar que seu efeito é menor em temperaturas mais elevadas ver Figura 54 e alguns retardadores inclusive deixam de agir em temperaturas extremamente elevadas de aproxi madamente 60 ºC 513 A Tabela 52 mostra dados obtidos por Fattuhi51º sobre a eficiência de vários aditivos redutores de água e retardadores em relação ao início de pega do concre toVerificase que o efeito da temperatura elevada no tempo de fim de pega é muito menor Os retardadores tendem a aumentar a retração plástica devido à duração do esta do plástico ser estendida mas a retração por secagem não é afetada538 A ASTM C 4 9410 estabelece que os aditivos Tipo B devem retardar o início de pega em pelo menos uma hora mas em não mais do que três horas e meia em compa Tabela 52 Influência da temperatura do ar no retardo do tempo de início de pega do concretot por aditivos redutores de água e retardadores de pega51º Copyright ASTM reproduzida com permissão Tipo de aditivo Retardo no tempo de início de segundo a ASTM pega hmin à temperatura de C49410 Natureza do aditivo 30ºC 40ºC SOºC D Sal de sódio 457 115 110 D À base de lignina e cálcio 220 042 053 D À base de lignossulfonato de cálcio 337 107 125 B À base de fosfato 320 230 t Determinado pela resistência à penetração segundo a ASTM C 40308 N de RT A NBR 117682011 define aditivo retardador como aquele que aumenta o tempo de transição do estado fresco para o estado endurecido do concreto As exigências estabelecidas são o início de pega deve ser atrasado em pelo menos 90 minutos e o fim de pega deve ocorrer em no máximo 360 minutos sendo os tempos medidos em relação à argamassa de referência Capítulo 5 Aditivos 267 ração à mistura de controle Admitese que a resistência à compressão na idade de três dias em diante seja 10 menor do que a resistência do concreto de controle e as exi gências da BS 50751 1982 são praticamente iguais A especificação dos diversos tipos de aditivos é fornecida pela BS EN 93422009 e pela ASTM C 49410 Aditivos redutores de água De acordo com a ASTM C 49410 os aditivos somente com o efeito de redução de água são identificados como Tipo A mas se as propriedades de redução de água estiverem associadas ao retardo o aditivo é classificado como Tipo D Existem também aditivos redutores de água e aceleradores Tipo E mas estes são de pouco interesse Entretan to caso o aditivo redutor de água apresente como efeito colateral retardo de pega é possível controlar esse aspecto com o uso de um aditivo acelerador pleno na mistura Conforme já citado na página 264 o acelerador mais comum é a trietanolamina Como seu nome indica a função dos aditivos redutores de água é reduzir o teor da água da mistura geralmente de 5 a 10 chegando algumas vezes até 15 em con cretos de trabalhabilidade muito alta Dessa forma os objetivos do uso de um aditivo redutor de água no concreto incluem possibilitar uma redução da relação águacimento enquanto a trabalhabilidade requerida é mantida ou aumentar a trabalhabilidade para uma determinada relação águacimento Considerando que agregados de má granulo metria evidente não deveriam ser utilizados os aditivos redutores de água melhoram as propriedades do concreto fresco produzido com esses agregados ou seja com uma mistura áspera ver páginas 173 e 777 O concreto que contém um aditivo redutor de água em geral apresenta baixa segregação e boa fluidez Os dois principais grupos de aditivos Tipo D são a ácidos lignossulfônicos e seus sais e b ácidos carboxílicos hidroxilados e seus sais As modificações e os derivados de les não agem como retardadores e podem até mesmo se comportar como aceleradores ver Figura 55 528 Portanto são dos Tipos A ou E ver página 258 Os principais componentes ativos desses aditivos são agentes tensoativos ou sur factantes 527 São substâncias que se concentram na interface entre duas fases miscíveis e alteram as forças fisicoquímicas que ali atuam Essas substâncias são adsorvidas nas partículas de címento dotandoas de carga negativa o que causa então a repulsão entre elas ou seja sua defloculação e estabiliza sua dispersão As bolhas de ar tam bém são repelidas e não podem se fixar às partículas de cimento A floculação faz com que certa quantidade de água fique aprisionada e assim com menos água disponível ocorre o contato entre as partículas de címento ou seja essas regiões de contato não ficam disponíveis para o início da hidratação Ao usar um aditivo redutor de água a área superficial de címento sujeita à hidratação inicial bem como a quantidade de água disponível para a hidratação são aumentadas N de RT A NBR 117682011 define como aditivo redutor de água ou plastificante o aditivo que sem modificar a consistência do concreto permite reduzir seu conteúdo de água ou que sem alterar a quantidade de água modifica a consistência do concreto aumentando o abatimento e a fluidez É estabelecido que mantida a consistência do concreto deve haver uma redução de água mínima de 5 em relação ao concreto de referência Esses aditivos são classificados como neutros PN quando não modificam a pega retardadores PR quando a retardam e aceleradores PA quando aceleram a pega 268 Propriedades do Concreto 2 3 4 6 9 10 11 Tempo desde a mistura horas Figura 55 Efeitos de vários aditivos redutores de água no tempo de pega do concreto 52ª Os números 1 e 2 são à base de lignossulfonato e os números 3 e 4 são à base de ácido car boxílico hidroxilado Além disso as cargas eletrostáticas causam a formação ao redor de cada partícu la de um revestimento constituído por moléculas orientadas de água que evita que as partículas fiquem muito próximas umas das outras Desse modo as partículas têm maior mobilidade e a água livre da influência impeditiva do sistema floculado fica dis ponível para lubrificar a mistura e com isso aumentar sua trabalhabilidade 527 Alguns aditivos Tipo D também são adsorvidos pelos produtos de hidratação Como um dos efeitos já mencionado da dispersão das partículas de cimento é a exposição de uma maior área superficial do cimento à hidratação que assim ocorre a uma maior velocidade nos estágios iniciais há um aumento na resistência do con creto em comparação a uma mistura de mesma relação águacimento mas sem aditivo A distribuição mais uniforme do cimento disperso por todo o concreto pode também contribuir para o aumento da resistência 527 devido ao processo de hidratação ser me lhorado O aumento da resistência é especialmente visível em concretos muito novos 529 mas sob certas condições esse efeito persiste por bastante tempo Embora os aditivos redutores de água afetem a velocidade de hidratação do ci mento a natureza dos produtos de hidratação não é alterada 533 tampouco a estrutura da pasta de cimento hidratada Dessa forma o uso de aditivos redutores de água não afeta a resistência do concreto ao gelo e degelo 5 2 Essa afirmação é válida desde que a relação águacimento não seja aumentada juntamente com a utilização do aditivo De forma mais geral ao avaliar os benefícios do uso de aditivos redutores de água é vital utilizar uma base própria para qualquer comparação e não simplesmente se apoiar em informações comerciais Deve ser destacado que embora alguns aditivos possam apresentar retardo de pega eles nem sempre reduzem a velocidade de perda de traba lhabilidade com o tempo 529 Outros aspectos a considerar são os riscos de segregação e de exsudação do concreto A eficiência dos aditivos redutores de água em relação à resistência varia conside ravelmente de acordo com a composição do cimento sendo maior quando utilizados com cimentos com baixo teor de álcalis ou baixo teor de C3A Massazza Testolin513 citam um exemplo da melhora da trabalhabilidade da mistura com determinados teores Capítulo 5 Aditivos 269 28 Ê 24 s 20 N 16 o 12 o º E 4 o 2 4 6 8 10 12 14 Teor de C A Figura 56 Influência do teor de C3A do cimento com relação entre C35 e C2S constante no aumento da fluidez da argamassa em relação a uma argamassa sem aditivo com um teor de 02 de aditivo à base de lignossulfonato citada na ref 513 de água e de um aditivo à base de lignossulfonato em função do teor de C3A do cimen to Portland usado Esse exemplo é mostrado na Figura 56 Geralmente a dosagem de aditivos por 100 kg de cimento é mais baixa em misturas com elevado consumo de cimento Alguns aditivos redutores de água são mais eficazes quando utilizados em misturas contendo pozolanas do que em misturas somente com cimento Portland Embora um aumento da dosagem de aditivos resulte no aumento da trabalhabili dade52 ver Figura 5 7 ele também está associado a um retardo considerável da pega o que é inaceitável A resistência em longo prazo entretanto não é afetada528 Ê s o º o 150 100 50 o ó Ácido hidroxicarboxílico X Lignossulfonato 2 Dosagem unidades arbitrárias 4 Figura 57 Influência da dosagem de retardadores no abatimento baseada na ref 52 270 Propriedades do Concreto Para muitos aditivos redutores de água um pequeno atraso na incorporação dos aditivos à mistura mesmo um atraso tão pequeno quanto 20 segundos após o momento de contato entre o cimento e a água melhora o desempenho do aditivo A ação dispersante do aditivo redutor de água também exerce algum efeito na dis persão do ar contido na água5 de modo que alguns aditivos em especial os à base de lignossulfonato podem causar incorporação de aro que resulta na redução da resis tência do concreto ver página 582 efeito que é indesejável Em contrapartida a in corporação de ar melhora a trabalhabilidade e pode ser contrabalançada pela inclusão de uma pequena quantidade de um agente desincorporador ao aditivo redutor de água um produto comumente utilizado é o fosfato de tributila52 Os aditivos à base de lignossulfonato aumentam a retração mas outros aditivos redutores de água não apresentaram esse efeito513 A influência dos aditivos redutores de água em alguns cimentos é muito pequena mas em linhas gerais os aditivos são eficazes com todos os tipos de cimento Portland bem como com cimentos com elevado teor de alumina A verdadeira eficiência de qualquer aditivo redutor de água depende dos teores de cimento e de água do tipo de agregado utilizado da presença de agentes incorporadores de ar ou de pozolanas bem como da temperatura Portanto é essencial a realização de ensaios prévios com os materiais a serem usados para a determinação do tipo e da quantidade de aditivo para a obtenção do melhor desempenho ou seja os dados dos fabricantes não devem ser aceitos sem comprovação Superplastificantes Os superplastificantes são aditivos redutores de água mas com ação significativamente maior do que os aditivos analisados na seção anterior Em geral os superplastifican tes também são de natureza bastante distinta e possibilitam a produção de concretos substancialmente diferentes nos estados fresco e endurecido daqueles produzidos com aditivos redutores de água dos Tipos A D ou E Isso ocorre devido ao valor bastante baixo da relação águacimento que pode ser obtido Por essas razões a ASTM C 49410 classifica os superplastificantes separadamen te e eles também são discutidos separadamente neste livro A ASTM C 49410 se refere aos superplastificantes como aditivos redutores de água de elevado desempenho mas essa denominação parece muito longa e complexa Por outro lado devese admitir que o nome superplastificante sugere algo super comercial mas essa denominação se tornou disseminada e tem o mérito de ser concisa Neste livro portanto será utilizado o termo superplastificante Na terminologia da ASTM os superplastificantes são citados como aditivos Tipo F Quando também possuem ação retardante são aditivos Tipo G N de RT A NBR 117682011 classifica esses aditivos de alta redução de água superplastifi cantes em dois tipos O tipo 1 SP1 é definido como o aditivo que sem modificar a consistência permite elevada redução de água do concreto ou que sem alterar a quantidade de água aumenta consideravelmente o abatimento e a fluidez A definição do tipo II SP11 é bastante similar ha vendo apenas a substituição de alta redução por elevadíssima redução Esses aditivos podem ser neutros retardadores ou aceleradores Capítulo 5 Aditivos 271 Natureza dos superplastificantes Existem quatro categorias principais de superplastificantes condensados sulfonados de melaminaformaldeído condensados sulfonados de naftalenoformaldeído lignossul fonatos modificados e outros como ésteres de ácido sulfônico e ésteres de carboidratos Os dois primeiros são os mais comuns e para simplificação serão denominados respectivamente superplastificantes à base de melamina e superplastificantes à base de naftaleno Os superplastificantes são polímeros orgânicos solúveis em água que são sintetiza dos por um complexo processo de polimerização que produz longas moléculas de ele vada massa molecular em razão disso são relativamente caros Por outro lado devido a serem produzidos para um fim específico suas características podem ser otímizadas em relação ao comprimento das moléculas com o mínímo entrelaçamento Eles também possuem um baixo teor de ímpurezas de modo que mesmo em dosagens elevadas não exibem efeitos colaterais prejudiciais A elevada massa molecular dentro de certos limites melhora a eficiência dos su perplastificantes Sua natureza química também influencia mas não é possível fazer generalizações sobre a superioridade dos aditivos com qualquer uma das duas bases provavelmente devido a mais de uma propriedade do superplastificante afetar seu desempenho Além disso as propriedades químicas do cimento também exercem algu ma influência521 A maioria dos superplastificantes está na forma de sais de sódio mas sais de cálcio cuja solubilidade é mais baixa também são produzidos Uma consequência da utiliza ção de sais de sódio é a introdução de álcalis adicionais no concreto fato que pode ser relevante para as reações de hidratação do cimento e para uma potencial reação álcali sílica Por essa razão o teor de hidróxido de sódio dos aditivos deve ser conhecido e em alguns países como na Alemanha por exemplo o teor de hidróxido de sódio é límitado a 002 em relação à massa de címento 522 Desenvolveuse uma modificação no superplastificante à base de naftaleno pela in clusão de um copolímero com um grupo funcional sulfônico e outro carboxílico Essa modificação mantém a carga eletrostática nas partículas de cimento e evita a floculação por adsorção nas superfícies dessas partículas O copolímero é mais ativo em tempera turas elevadas o que é particularmente benéfico para a concretagem em tempo quente em que uma trabalhabilidade alta pode ser mantida por até uma hora após a mistura 535 Na falta de informações detalhadas acerca da natureza de um superplastificante ensaios químicos especializados podem fornecer muitos dados 515 Ensaios físicos possibilitam uma rápida distinção entre superplastificantes e aditi vos redutores de água516 Efeitos dos superplastificantes A principal ação das longas moléculas é envolver as partículas de cimento o que atri bui a estas uma carga altamente negativa de modo que elas se repelem ou agem por repulsão estérica Isso resulta na defloculação e na dispersão das partículas de cimento A melhoria resultante na trabalhabilidade pode ser explorada de duas maneiras pela produção de um concreto com trabalhabilidade muito elevada ou de um concreto com resistência muito alta 272 Propriedades do Concreto A ação dispersante do superplastificante aumenta a trabalhabilidade de um con creto com determinadas relação águacimento e quantidade de água normalmente alte rando o abatimento de 75 para 200 mm e mantendo a mistura coesa ver Figura 58542 Abatimentos ainda maiores podem ser obtidos em concreto autoadensável CAA O concreto resultante pode ser lançado com pouco ou nenhum adensamento e não está sujeito à exsudação excessiva ou à segregação Esse concreto também denominado con creto fluido é útil para lançamentos em seções densamente armadas em áreas inaces síveis em pisos e em situações em que um lançamento rápido seja exigido Considera se que um concreto fluido adequadamente adensado desenvolva aderência normal à armadura 552 Deve ser lembrado ao projetar as fôrmas que o concreto fluido exerce pressão totalmente hidrostática O segundo uso dos superplastificantes é na produção de um concreto de trabalhabi lidade normal mas com resistência extremamente elevada decorrente de uma redução significativa na relação águacimento por exemplo valores de até 020 foram utilizados para a obtenção de resistências de cerca de 150 MPa aos 28 dias em corpos de prova ci líndricos De forma geral os superplastificantes podem diminuir a quantidade de água para uma determinada trabalhabilidade entre 25 e 35 em comparação a menos da metade desse valor no caso dos aditivos redutores de água convencionais e aumentar a resistência em 24 horas entre 50 e 75539 sendo que em idades um pouco menores o aumento é ainda maior Ensaios realizados em corpos de prova cúbicos moldados com misturas práticas resultaram em uma resistência de 30 MPa em sete horas ver Figura Ê 500 s 2 e E e 400 30 0 L 120 140 160 180 200 220 240 Quantidade de água kgm Figura 58 Relação entre o resultado do ensaio na mesa de espalhamento e o teor de água do concreto com e sem superplastificante 542 N de RT A NBR 1582312010 define concreto autoadensável como o concreto que é capaz de fluir e autoadensarse pelo peso próprio 6 o I o E o OS e i Capítulo S Aditivos 273 Relação águacimento o 4 6 ºr4 2 º 33 60 28 Dias 40 20 o 2 Teor de superplastificante em relação à massa de cimento Figura 59 Influência da adição de superplastificante na resistência inicial determinada em cor pos de prova cúbicos de um concreto com consumo de cimento de 370 kgm3 e moldado a tem peratura ambiente Cimento Tipo Ili ASTM todos os concretos com mesma trabalhabilidade546 59 539 A utilização de cura a vapor ou de cura a vapor à alta pressão possibilita uma resistência ainda maior Os requisitos de desempenho dos superplastificantes para a produção de concretos fluidos e de resistência elevada são dados respectivamente pelas ASTM C 101707 e ASTM C 49410 A BS EN 93422009 fornece os requisitos para ambos os tipos de concreto Deve ser ressaltado que as exigências estabelecidas pelas normas para a melhoria da trabalhabilidade e da resistência são facilmente superadas pelos superplastificantes disponíveis comercialmente Os superplastificantes não alteram a essência da estrutura da pasta de cimento hi dratada Seu principal efeito é a melhor distribuição das partículas de cimento e devido a isso uma melhor hidratação Isso pode explicar o porquê de em alguns casos ter sido observado que o uso de superplastificantes causava o aumento da resistência de concretos com relação águacimento constante Foram registrados aumentos de 10 em 24 horas e de 20 aos 28 dias mas esse comportamento não foi confirmado de forma geral513 O importante é que nenhum caso de regressão da resistência em longo prazo foi relatado Embora a forma de ação dos superplastificantes ainda não tenha sido totalmente explicada sabese que eles interagem com o C3A causando o retardo de sua hidratação A consequência fisica é a formação de pequenos cristais de etringita de forma aproxi madamente cúbica em vez de cristais em forma de agulha A forma cúbica melhora a mobilidade da pasta de cimento521 mas é improvável que este seja o principal mecanis mo de ação dos superplastificantes já que eles também melhoram a trabalhabilidade 274 Propriedades do Concreto do cimento parcialmente hidratado no qual os cristais de etringita já estão formados Ainda não se sabe a que ponto os superplastificantes podem chegar549 Alguns superplastificantes não produzem um retardo de pega apreciável mas exis tem superplastificantes retardadores classificados pela ASTM C 49410 como Tipo G Nos casos de superplastificantes à base de naftaleno em que há retardo Aitcin et ai 55 mostraram que esse fato ocorre principalmente em partículas de cimento com dimen sões de 4 a 30 µm As partículas menores do que 4 µm não são afetadas já que são ricas em S03 e em álcalis As partículas maiores sofrem uma pequena hidratação inicial independentemente da presença ou não de um superplastificante 55 Devido aos superplastificantes não afetarem significativamente a tensão superficial da água eles não incorporam grandes quantidades de ar e portanto podem ser utiliza dos em dosagens elevadas Dosagem de superplastificantes Para aumentar a trabalhabilidade a dosagem habitual de superplastificantes é de 1 a 3 litros por metro cúbico de concreto sendo que o produto na forma líquida é composto por aproximadamente 40 de agente ativo Quando os superplastificantes são utiliza dos para a redução de água da mistura a dosagem pode ser bem maior variando entre 5 e 20 litros por metro cúbico de concreto O volume de água do aditivo deve ser levado em consideração nos cálculos da relação águacimento e das proporções da mistura Vale a pena destacar que a concentração de sólidos nos superplastificantes comer ciais varia de modo que qualquer comparação de desempenho não deve ser feita com base na massa total de aditivo e sim na quantidade de sólidos Para efeitos práticos a comparação deve ser realizada com base no custo necessário para a obtenção de um determinado efeito A eficiência de uma determinada dosagem de superplastificante depende da rela ção águacimento da mistura Especificamente para uma dada dosagem de superplasti ficante a porcentagem de redução de água que mantém a trabalhabilidade constante é muito maior em baixas relações águacimento do que em altas Por exemplo com uma relação águacimento de 040 a redução de água verificada foi de 23 com uma rela ção águacimento de 055 essa porcentagem foi de 11 513 Quando os superplastificantes são utilizados em dosagens muito baixas para pro duzir um concreto de resistência normal e alta trabalhabilidade existem poucos proble mas na seleção da combinação entre aditivo e cimento Em dosagens altas a situação é significativamente diferente Não basta que o superplastificante e o cimento separa damente atendam a suas respectivas normas é preciso existir compatibilidade entre os dois O problema de compatibilidade é discutido na página 708 N de RT Segundo a NBR 117682011 os superplastificantes são divididos nos tipos 1 e II O primeiro deve permitir a redução mínima de 12 na quantidade de água para a obtenção de um concreto de mesma consistência que o concreto de referência sendo a consistência medida pelo abatimento Já o aditivo tipo II deve permitir que essa redução mínima seja de 20 Quando ave rificação é realizada com a manutenção da relação águacimento o aditivo tipo 1 deve possibilitar a obtenção de um concreto com abatimento mínimo de 160 mm a partir de um abatimento inicial de 40 10 mm sem aditivo enquanto o aditivo tipo II deve possibilitar que o abatimento mínimo chegue a 220 mm partindo da mesma condição Capítulo 5 Aditivos 275 Perda de trabalhabilidade É coerente considerar que a primeira dosagem do superplastificante deva ocorrer assim que o cimento entre em contato com a água De outra forma as reações iniciais de hidratação poderiam impossibilitar que o aditivo agisse de forma eficiente na deflo culação das partículas de cimento Dados sobre variações dessa afirmativa já foram relatados mas não explicados 51 Teoricamente o instante ótimo para a adição do superplastificante é o que poderia ser considerado o início do período de dormência sem o aditivo De fato verificouse que a adição nesse momento foi a que resultou na maior trabalhabilidade inicial e na menor velocidade de perda de trabalhabilidade Esse momento específico depende das propriedades do cimento e deve ser determinado por ensaios Em situações reais é a praticidade da adição que vai comandar A eficiência dos superplastificantes na prevenção da reaglutinação das partículas de cimento dura somente enquanto as moléculas do aditivo estiverem disponíveis para cobrir a superficie exposta das partículas de cimento Como parte das moléculas do superplastificante fica aprisionada nos produtos hidratados do cimento ou reage com o C3A a quantidade de aditivo se torna insuficiente e a trabalhabilidade da mistura é rapidamente perdida É provável que com mistura prolongada ou agitação parte dos produtos da hidratação inicial do cimento cause o desbaste da superfície das partículas de cimento Isso possibilita a hidratação do cimento até então não exposto Tanto a presença dos produtos de hidratação destacados quanto a hidratação adicional contri buem para a redução da trabalhabilidade da mistura Um exemplo531 da perda da trabalhabilidade do concreto produzido com super plastificante à base de naftaleno é mostrado na Figura 510 Para fins de comparação a perda de trabalhabilidade de um concreto sem aditivo e com mesmo abatimento inicial é mostrada na mesma figura É possível ver que a perda ocorre muito mais rapidamente com um superplastificante mas é evidente que o concreto com esse aditivo tem uma menor relação águacimento e portanto uma maior resistência Devido à eficiência dos superplastificantes ter duração limitada pode ser interessan te adicionar o aditivo à mistura em dois ou até três momentos Essa adição repetida ou redosagem é possível se um caminhãobetoneira for utilizado para a entrega do concreto à obra Caso após determinado tempo desde a mistura seja necessário restaurar a tra balhabilidade por redosagem a quantidade de aditivo deve ser adequada para agir tanto com as partículas de cimento quanto com os produtos de hidratação Em razão disso é necessário um alto teor de aditivo na redosagem pois um baixo teor seria ineficaz 523 Embora a adição repetida de superplastificante à mistura seja benéfica em relação à trabalhabilidade esse procedimento pode aumentar a exsudação e a segregação Ou tros possíveis efeitos colaterais são o retardo da pega e a alteração para mais ou para menos do teor de ar incorporado54 Além disso a trabalhabilidade restaurada pela segunda adição pode diminuir a uma taxa elevada de modo que a redosagem deve ser feita de preferência antes do lançamento e do adensamento do concreto Um exemplo do efeito da redosagem de um superplastificante à base de naftaleno na trabalhabilidade é mostrado na Figura 511 para um concreto com relação água cimento igual a 050 O teor de aditivo da dosagem inicial foi o mesmo das três dosagens seguintes 040 de sólidos em relação à massa de cimento 276 Propriedades do Concreto 200 I 150 o º 100 50 o Tempomin Figura 51 O Perda de abatimento com o tempo de concretos A relação água cimento de 058 e sem aditivo 8 relação água cimento de 047 e com aditivo superplastificante ba seada na ref 531 250 200 Ê s 150 o º 100 o 50 o Tempo min Figura 511 Influência de repetidas redosagens de superplastificante à base de naftaleno no abatimento baseado na ref 51 Capítulo 5 Aditivos 277 A quantidade de superplastificante que deve ser adicionada para reestabelecer a trabalhabilidade aumenta com a temperatura na faixa de 30 a 60 ºC e é muito maior com uma relação águacimento próxima de 040 do que com relações águacimento mais elevadas Apesar de a trabalhabilidade ser restaurada pela segunda ou pela tercei ra adição de superplastificante a perda de trabalhabilidade subsequente se torna mais rápida Entretanto a taxa de perda não é aumentada por temperaturas mais altas518 Atualmente existem superplastificantes com um longo período de eficiência de modo que a redosagem imediatamente antes do lançamento pode ser evitada O uso desses aditivos permite um controle melhor das proporções da mistura sendo portan to preferível 552 Compatibilidade cimentosuperplastificante Caso seja necessária uma dosagem excessiva de superplastificante para obter uma rela ção águacimento muito baixa ou não seja possível a redosagem é importante determi nar uma combinação cimentosuperplastificante compatível Quando os dois materiais são bem ajustados uma única dosagem alta pode levar à manutenção da trabalhabilida de elevada por um período suficientemente longo Períodos de 60 a 90 minutos podem ser alcançados eventualmente até duas horas Para a determinação da compatibilidade devese verificar a dosagem necessária de superplastificante O processo habitual é determinar a porcentagem de redução de água que resultará na mesma trabalhabilidade de uma mistura sem aditivo utilizan do o método da mesa de espalhamento da ASTM C 23008 ou da BS 18811051984 cancelada Um método alternativo o ensaio conhecido como miniabatimento ou minislump desenvolvido por Kantro554 pode ser utilizado Aitcin et ai 521 preferem o uso do cone de Marsh para a determinação do tempo necessário para um volume especificado de argamassa produzida com determinados cimento e superplastificante fluir através de um orificio Em geral esse tempo conhecido como índice de fluidez de Marsh diminui de acordo com o aumento do teor de aditivo até um determinado ponto além do qual não há melhora significativa Essa é a dosagem ótima Independentemen te das razões econômicas uma dosagem excessiva de superplastificante é indesejável já que resulta em segregação Além disso deve existir uma diferença muito pequena entre a trabalhabilidade medida pelo índice de fluidez de Marsh aos cinco e aos 60 minutos após a mistura Uma discussão aprofundada sobre esse tópico é feita na página 708 A dosagem de superplastificante em laboratório deve ser confirmada por ensaios em condições reais mas é um meio válido para a rápida verificação da compatibilidade de determinado aditivo com um dado cimento Várias propriedades do cimento são importantes quanto mais fino for o cimento por exemplo maior será a dosagem de superplastificante necessária para a obtenção de certa trabalhabilidade 517 As proprie dades quimicas do cimento como um teor elevado de C3A que reduz a eficiência de uma determinada dosagem de aditivo e a natureza do sulfato de cálcio utilizado como retardador também afetam o desempenho dos superplastificantes521 N de RT A NBR 117682009 estabelece limites para a perda de consistência de concretos pro duzidos com aditivos superplastificantes e a verificação é realizada pelo abatimento de tronco de cone O procedimento para a determinação da perda de abatimento do concreto é normalizado no Brasil pela NBR 103422012 embora essa norma não seja citada na NBR 117682009 278 Propriedades do Concreto A partir da discussão anterior pode ser visto que um valor único de dosagem algu mas vezes recomendado pelo fabricante do aditivo é de pouca serventia Na busca de uma combinação adequada entre cimento e superplastificante às ve zes é mais fácil variar os aditivos enquanto em outras existe uma seleção de cimentos disponíveis O que não deve ser considerado é que qualquer combinação indiscrimi nada dos dois materiais será adequada principalmente levando em conta que existem meios disponíveis e confiáveis para a determinação da compatibilidade entre o cimento Portland e o superplastificante511 O uso dos superplastificantes A disponibilidade de superplastificantes revolucionou o uso do concreto de várias for mas permitindo lançálo de modo fácil em situações em que isso antes era impossível Os superplastificantes também tornaram possível a produção de um concreto com re sistência significativamente maior e com outras propriedades bastante melhoradas sen do este a partir de agora denominado concreto de alto desempenho ver Capítulo 13 Os superplastificantes não afetam de maneira significativa o tempo de pega do con creto exceto quando utilizados com cimentos contendo um teor muito baixo de C3A situação em que pode ocorrer um retardo elevado Eles podem ser usados com sucesso em concreto com cinza volante547 e são especialmente valiosos em misturas com sílica ativa devido a este material aumentar a demanda de água532 Entretanto se a redosa gem for necessária a quantidade de aditivo requerida será maior do que em concretos sem sílica ativa 519 Os superplastificantes não influenciam a retração a fluência o módulo de elasti cidade541 ou a resistência ao gelo e degelo54 Eles por si só não exercem efeito sobre a durabilidade do concreto514 e em especial a durabilidade diante de sulfatos não é afetada 541 O uso desses aditivos com um aditivo incorporador de ar exige atenção já que algumas vezes a quantidade real de ar incorporado é modificada pelos superplas tificantes A influência dos superplastificantes na incorporação de ar e na resistência resultante do concreto ao gelo e degelo é analisada na página 584 Aditivos especiais Além dos aditivos considerados até então também existem aditivos para outros fins como desincorporação de ar ação bactericida e impermeabilização Entretanto esses aditivos não possuem normas suficientes para serem feitas considerações generalizadas Além do mais algumas denominações comerciais adotadas dão uma impressão exage rada de seus desempenhos Isso não quer dizer que esses aditivos sejam inúteis Em várias situações eles são bastante eficientes mas seus desempenhos devem ser cuidadosamente verificados antes do uso N de RT A NBR 117682011 cita que aditivos especiais não classificados por ela podem ser utilizados em comum acordo entre os interessados Capítulo 5 Aditivos 279 Aditivos impermeabilizantes O concreto absorve água devido à tensão superficial nos poros capilares da pasta de cimento hidratada sugar a água por sucção capilar O objetivo dos aditivos imper meabilizantes é prevenir essa penetração de água no concreto Seu desempenho é muito dependente da pressão de água aplicada ou seja se ela é baixa como nos casos de chuva exceto se impelida pelo vento ou de ascensão capilar ou se é aplicada uma pressão hidrostática como nos casos de estruturas de armazenamento de água ou de estruturas como porões em terrenos saturados O termo impermeabilizante portan to é de validade contestada Os aditivos impermeabilizantes podem atuar de diversas maneiras mas seu princi pal efeito é tornar o concreto hidrófugo Isso pode ser traduzido como um aumento no ângulo de contato entre as paredes dos poros capilares e a água de modo que ela seja repelida dos poros Uma ação dos aditivos impermeabilizantes ocorre pela reação do hidróxido de cál cio na pasta de cimento hidratada Exemplos de produtos que têm essa ação hidrofu gante são o ácido esteárico e algumas gorduras vegetais e animais Outra ação desses aditivos se dá pela coalescência em contato com a pasta de ci mento hidratada que devido a sua alcalinidade rompe a emulsão impermeabilizan te Um exemplo é a emulsão de cera finamente dividida que possui o mesmo efeito de tornar o concreto hidrófugo O terceiro tipo de aditivo impermeabilizante é um material muito fino que contém estearato de cálcio ou algumas resinas hidrocarbonadas ou alcatrão de carvão Esse material produz superficies hidrófugas52 Apesar de a melhoria das propriedades hidrófugas do concreto ser válida o reves timento total de todas as superficies dos poros capilares é na prática de dificil alcance Em virtude disso a obtenção da impermeabilidade é improváveJ53 Alguns aditivos impermeabilizantes possuem além da ação hidrofugante uma ação de bloqueio dos poros por meio de um componente coalescente Infelizmente existe pouca informação disponível para explicar e classificar as ações envolvidas de forma que sua confiabilidade é baseada em dados dos fabricantes juntamente com re sultados experimentais do desempenho de um aditivo específico Devese destacar que a experiência de uso deve ser feita por um período suficientemente longo para determinar a estabilidade do aditivo impermeabilizante Um efeito colateral de alguns aditivos impermeabilizantes é o incremento da tra balhabilidade da mistura devido à presença de cera finamente dividida ou de emulsões betuminosas que incorporam determinada quantidade de ar Eles também melhoram a coesão do concreto mas podem resultar em uma mistura viscosa53 Devido à natureza dos aditivos impermeabilizantes eles não são eficientes na resis tência ao ataque por gases agressivos52 Um aspecto final a citar em relação aos impermeabilizantes é que em razão de sua composição exata raramente ser conhecida é vital se assegurar de que eles não conte nham cloretos pois caso contrário existe a probabilidade de o concreto estar em uma situação propícia à corrosão induzida por cloretos Os aditivos impermeabilizantes devem ser diferenciados dos produtos hidrorrepe lentes baseados em resinas de silicone que são aplicados na superficie do concreto As 280 Propriedades do Concreto membranas impermeabilizantes são revestimentos baseados em emulsões betuminosas possivelmente com látex que produzem um filme resistente com certa elasticidade A análise desses materiais está fora do escopo deste livro Aditivos bactericidas e similares Alguns organismos como bactérias fungos e insetos podem afetar negativamente o concreto Os mecanismos possíveis53 são liberação por meio do metabolismo de pro dutos químicos corrosivos e formação de um ambiente que provoque a corrosão do aço podendo ocorrer também o manchamento da superficie O agente usual no ataque bacteriológico é um ácido orgânico ou mineral que reage com a pasta de címento hidratada Inicialmente a água alcalina dos poros na pasta de cimento hidratada neutraliza o ácido mas a ação continuada da bactéria resulta em um ataque mais profundo A límpeza da superficie não é eficiente devido à superficie rugosa do concreto ser vir como abrigo às bactérias sendo então necessária a incorporação de aditivos espe ciais à mistura que sejam tóxicos aos organismos agressores Esses produtos podem ser bactericidas fungicidas ou inseticidas Mais detalhes de ataques por bactérias são dados por Ramachandran53 e informa ções úteis sobre aditivos bactericidas são apresentadas no ACI 2123R9154 que lista alguns aditivos eficientes Deve ser citado ainda que o sulfato de cobre e o pentacloro fenol controlam o crescímento de algas e de liquens no concreto endurecido mas sua eficiência é perdida com o tempo548 É evidente que aditivos que se mostrem tóxicos não devem ser utilizados Por outro lado algumas bactérias introduzidas na mistura podem selar fissuras pela precipitação de calcita Essas bactérias são formadoras de esporos e são resistentes aos álcalis556 Ensaios em laboratório demonstraram o sucesso da colmatação das fis suras quando ocorre a penetração de água nelas Entretanto é requerida um substrato de carbono orgânico mas esse carbono na mistura pode ser deletério Dessa forma são necessários mais estudos sobre isso além de sobre a questão do custo da incorporação da bactéria à mistura Observações sobre o uso de aditivos Aditivos com desempenho conhecido em temperaturas ambientes normais podem se comportar de forma diferente em temperaturas muito elevadas ou baixas Alguns aditivos não suportam a exposição à temperatura de congelamento durante o armazenamento o que os torna inutilizáveis Para a maioria dos demais podem ser necessários o descongelamento e a remistura uma quantidade muito pequena não é influenciada pelas temperaturas de congelamento Aditivos que quando utilizados separadamente têm bom desempenho podem não ser compatíveis quando utilizados em conjunto Por essa razão é essencial que antes do uso sejam feitas misturas experimentais para as combinações de aditivos Mesmo dois aditivos que sejam compatíveis quando introduzidos na mistura po dem apresentar uma interação negativa se misturados antes da adição à betoneira Por exemplo esse é o caso da combinação de um aditivo redutor de água à base de lignos sulfonato com um incorporador de ar à base de resina vinsol 529 Em razão disso é uma Capítulo 5 Aditivos 281 boa precaução adicionar os aditivos à betoneira separadamente em locais diferentes e se possível em instantes diferentes Detalhes sobre sistemas de proporcionamento de aditivos são fornecidos no ACI 2123R9154 Quando os aditivos estão sendo adicionados à betoneira é importante além de medilos cuidadosamente verificar se a descarga está sendo feita na parte correta do ciclo de mistura e na vazão correta Alterações no procedimento de mistura do concreto podem afetar o desempenho dos aditivos É importante saber se algum aditivo utilizado possui cloretos pois em geral há um limite especificado para o teor total de íons cloreto no concreto de modo que todas as fontes de cloretos devem ser consideradas ver Capítulo 11 Mesmo os aditivos consi derados como isentos de cloretos podem conter pequenas quantidades de íons cloreto advindos da água utilizada na fabricação do aditivo Quando houver uma exigência rígida em relação ao teor de cloretos no concreto como por exemplo nas estruturas de concreto protendido o teor exato de cloretos deverá ser determinado54 Referências 51 V Dodson Concrete Admixtures 211 pp NewYork Van Nostrand Reinhold 1990 52 M R Rixom and N P Malivaganam Chemical Admixturesfor Concrete 2nd Edn 306 pp LondonNew York E F N Spon 1986 53 V S Ramachandran Ed Concrete Admixtures Handbook Properties Science and Technology 626 pp New Jersey Noyes Publications 1984 54 ACI 2123R91 Chemical admixtures for concrete in ACI Manual of Concrete Practice Part 1 Materiais and General Properties of Concrete 31 pp Detroit Michigan 1994 55 PC Altcin S L Sarkar M Regourd and D Volant Retardation effect of superplasti cizer on different cement fractions Cement and Concrete Research 17 No 6 pp 9959 1987 56 F M Lea The Chemistry of Cement and Concrete London Arnold 1970 57 S Gebler Evaluation of calcium formate and sodium formate as accelerating admixtures for portland cement concrete ACI 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hidratada Além do mais a resistência é quase invariavelmente um elemento fundamental no projeto estrutural e é especificada para fins de controle A resistência mecânica do gel de cimento foi discutida na página 34 neste capítulo serão abordadas algumas relações empíricas referentes à resistência do concreto Relação água cimento Na prática considerase que a resistência do concreto em uma determinada idade e submetido à cura úmida a uma temperatura especificada depende principalmente ape nas de dois fatores a relação águacimento e o grau de adensamento A influência dos vazios na resistência foi discutida na página 195 a partir de agora será considerado que o concreto está completamente adensado Para fins de dosagem isso significa que o concreto contém cerca de 1 de vazios devidos ao ar Quando o concreto está plenamente adensado sua resistência é considerada inver samente proporcional à relação águacimento Essa relação foi precedida pela deno minada lei na realidade uma regra estabelecida por Duff Abrams em 1919 que descobriu que a resistência é igual a onde ale representa a relação águacimento da mistura originalmente considerada em volume e K1 e K 2 são constantes empíricas A forma geral da variação da resistência com a relação águacimento é apresentada na Figura 61 A regra de Abrams embora estabelecida separadamente é similar à regra geral formulada por René Féret em 1896 pois ambas relacionam a resistência do concreto com os volumes de água e de cimento A regra de Féret apresenta a seguinte expressão frK e 2 e cav 286 Propriedades do Concreto 1 I I I I 1 1 1 I Adensamento manual Concreto com adensamento pleno 1 Concreto com 1 I adensamento insuficiente Relação águacimento Figura 61 Relação entre a resistência do concreto e sua relação água cimento onde J é a resistência do concreto e a e v são as proporções volumétricas absolutas respectivamente do cimento da água e do ar e K é uma constante Deve ser pontuado que a relação águacimento determina a porosidade da pasta de cimento endurecida em qualquer estágio de hidratação ver página 30 Dessa forma tanto a relação águacimento quanto o grau de adensamento afetam o volume de vazios do concreto sendo essa a razão de o volume de ar estar incluído na expressão de Féret A relação entre a resistência e o volume de vazios será discutida com mais detalhes na próxima seção No momento será tratada a relação prática entre a resistência e a relação águacimento A Figura 61 mostra que a faixa de validade da regra da relação águacimento é limitada Em relações águacimento muito baixas a curva deixa de ser obedecida quando o adensamento pleno não é mais possível A posição real do ponto de afastamento depende dos meios de adensamento disponíveis Aparentemente mis turas com relação águacimento muito baixa e consumo de cimento extremamente ele vado provavelmente acima de 530 kgm3 apresentam retrocesso na resistência quando são utilizados agregados de grandes dimensões Dessa forma nas idades mais avança das esse tipo de mistura não resultará em uma maior resistência Esse comportamento pode decorrer das tensões induzidas pela retração que restringida pelas partículas de agregado causa a fissuração da pasta de cimento ou a perda da aderência entre o ci mento e o agregado De tempos em tempos surgem críticas à regra da relação águacimento sob o argu mento de que ela não é suficientemente fundamental Apesar disso na prática a relação águacimento é o maior fator individual da resistência de um concreto totalmente aden sado Talvez a melhor declaração sobre a situação seja a dada por Gilkey 6 74 Para um determinado cimento e agregados aceitáveis a resistência que pode ser obtida de uma mistura trabalhável de cimento agregados e água adequadamente lan çada e misturada curada e ensaiada nas mesmas condições é influenciada por Capítulo 6 Resistência do concreto 287 a Relação entre cimento e água b Relação entre cimento e agregado c Granulometria textura superficial forma resistência e rigidez das partículas de agregado d Dimensão máxima do agregado Podese dizer que os fatores b a d são menos importantes do que o fator a quando são empregados agregados de dimensões comuns ou seja de até 40 mm Ape sar disso esses fatores estão presentes pois conforme citado por Walker Bloem6 74 a resistência do concreto resulta de 1 resistência da argamassa 2 aderência entre a argamassa e o agregado graúdo e 3 resistência da partícula do agregado graúdo ou seja de sua capacidade de resistir à tensão aplicada A Figura 62 mostra que o gráfico da resistência versus a relação águacimento tem a forma aproximada de uma hipérbole sendo que isso se aplica a concretos produzidos com qualquer tipo de agregado em qualquer idade É uma propriedade geométrica da hipérbole y klx em que y plotado em relação a lx resulta em uma linha reta Dessa forma a relação entre a resistência e a relação cimentoágua é aproximadamente linear na variação das relações cimentoágua entre 12 e 25 Essa relação linear proposta ini cialmente na referência 64 e confirmada por Alexander Ivanusec6112 e por Kakizaki et ai 658 nitidamente é de uso mais fácil do que a curva da relação águacimento em especial quando é necessária interpolação A Figura 63 mostra os dados da Figura 62 plotados com a relação cimentoágua na abscissa Os valores utilizados são válidos para um determinado cimento Ou seja em qualquer caso prático deve ser determinada a relação cimentoágua real 50 40 6 o 30 a o u 20 e 10 i o 04 06 08 10 12 Relação águacimento Figura 62 Relação entre a resistência aos sete dias e a relação água cimento de um concreto produzido com cimento Portland de alta resistência inicial 288 Propriedades do Concreto A linearidade da relação entre a resistência e a relação cimentoágua não continua além da relação cimentoágua de 26 que corresponde à relação águacimento de 038 Na realidade para relações cimentoágua maiores do que 26 há uma relação diferente embora ainda linear com a resistência659 conforme mostra a Figura 64 Essa figura apresenta os valores calculados para pastas de cimento com o maior grau de hidratação possível Para relações águacimento menores do que 038 a máxima hidratação pos f 40 tt7t 6 o til 3 0 t7tt P u til 2 0 11l til e I O i O L 08 12 16 20 24 28 Relação cimentoágua Figura 63 Gráfico da resistência versus a relação cimentoágua para os dados da Figura 62 f 200 6 til e 100 o 2 3 4 5 6 Relação cimentoágua Figura 64 Relação entre a resistência calculada da pasta de cimento pura e a relação ci mentoágua considerando a ocorrência do maior grau de hidratação possível baseada na referência 659 Capítulo 6 Resistência do concreto 289 sível é menor do que 100 ver página 27 Consequentemente a inclinação da curva é diferente daquela para valores de relações águacimento mais elevados Essa obser vação é relevante já que atualmente misturas com relações águacimento um pouco menores e um pouco maiores do que 038 são utilizadas com frequência O padrão de resistência do concreto com cimento com elevado teor de alumina é um pouco diferente daquele do concreto produzido com cimento Portland uma vez que a resistência aumenta com a relação cimentoágua em uma taxa progressivamente decrescente64 É preciso admitir que as relações discutidas não são precisas e que outras apro ximações podem ser feitas Por exemplo foi sugerido que como uma aproximação a relação entre o logaritmo da resistência e o valor real da relação águacimento pode ser considerada linear63 conforme a expressão de Abrams Como exemplo a Figura 65 apresenta a resistência relativa de misturas com diferentes relações águacimento consi derando o valor 04 como a unidade Água efetiva na mistura As relações práticas discutidas até o momento envolvem a quantidade de água na mis tura então uma definição mais precisa é necessária É considerada efetiva a quanti dade de água que ocupa espaço externo às partículas de agregado quando o volume total de concreto se estabiliza ou seja aproximadamente no momento da pega Por isso os termos relação águacimento efetiva livre ou líquida Em geral a água no concreto é constituída por aquela adicionada à mistura e por aquela retida pelos agregados no momento de sua colocação na betoneira Parte da pri õd u i 2 o u o i õl o e ii 100 80 60 40 Média 20 10 5 04 05 06 O 7 08 09 10 1 1 12 13 14 15 Relação águacimento Figura 65 Relação entre o logaritmo da resistência e a relação água cimento 290 Propriedades do Concreto meira está absorvida na estrutura de poros do agregado ver página 134 enquanto outra parte está na forma de água livre na superficie do agregado e portanto não difere da água adicionada diretamente à betoneira Por outro lado quando o agregado não estiver saturado e assim alguns de seus poros estão preenchidos com ar parte da água da mistura será absorvida pelo agregado durante os primeiros 30 minutos ou então após a mistura Nessas circunstâncias a delimitação entre a água absorvida e a água livre é um tanto quanto dificil Em um canteiro de obras como regra geral os agregados estão úmidos e a água excedente à necessária para o agregado estar na condição saturada superfície seca é considerada a água efetiva na mistura Por essa razão os dados para a dosagem da mis tura são normalmente baseados na água excedente da absorvida pelos agregados que consiste na água livre Por outro lado alguns ensaios de laboratório fazem referência à água total adicionada a um agregado seco Sendo assim é necessário cuidado na passa gem de resultados de laboratório para as proporções de misturas a serem utilizadas em obras e qualquer referência à relação águacimento deve destacar se está sendo consi derada a água total ou a água livre Relação gel espaço A influência da relação águacimento na resistência não é verdadeiramente uma lei porque a regra da relação águacimento não inclui muitas restrições necessárias para sua validade Em especial a resistência com qualquer relação águacimento depende do grau de hidra tação do cimento e de suas propriedades fisicas e químicas da temperatura na qual ocorre a hidratação do teor de ar do concreto e também da modificação da relação águacimento efetiva e da formação de fissuras devidas à exsudação65 O teor de cimento da mistura e as propriedades da interface entre o agregado e a pasta de cimento também são importantes Portanto é mais correto relacionar a resistência à concentração de produtos sóli dos de hidratação do cimento no espaço disponível para eles Referente a esse fato pode ser relevante mencionar novamente a Figura 110 Powers66 determinou a relação entre o desenvolvimento da resistência e a relação gelespaço Esta é definida como a relação entre o volume da pasta de cimento hidratada e a soma dos volumes do cimento hidra tado e dos poros capilares Na página 27 foi mostrado que o cimento hidratado ocupa mais do que o dobro de seu volume original Nos cálculos seguintes será considerado que os produtos de hi dratação de 1 ml de cimento ocupam 206 ml Nem todo material hidratado é gel mas para aproximação assim será considerado Sendo e massa de cimento vc volume específico do cimento ou seja volume da massa unitária a0 volume da água de mistura a porcentagem de cimento hidratado o volume de gel é 206cva e o espaço total disponível para o gel é cv a a0 Assim a relação gelespaço é r 206vca va e e Capítulo 6 Resistência do concreto 291 Considerando o volume específico do cimento seco como 0319 mlg a relação gel espaço será 0657a r a 0319a e Powers67 obteve para a resistência à compressão do concreto o valor de 234r3 MPa independentemente da idade do concreto e das proporções da mistura A relação real en tre a resistência à compressão de uma argamassa e a relação gelespaço é mostrada na Fi gura 66 Pode ser percebido que a resistência é aproximadamente proporcional ao cubo da relação gelespaço e o valor 234 MPa representa a resistência intrínseca do gel para o tipo de cimento e o corpo de prova utilizado68 Os valores numéricos apresentam pouca diferença para a variação comum de cimento Portland exceto pelo fato de que um teor elevado de C3A resulta em menor resistência para uma determinada relação gelespaço65 Para levar em conta o fato de a massa específica da água adsorvida ser de l l gim esses cálculos requerem uma pequena modificação ver página 37 Portanto o volume real de vazios é um pouco maior do que o considerado Sendo A o volume de ar presente na pasta de cimento a relação a0c na expressão anterior é substituída por a 0 Alc ver Figura 6 7 A expressão resultante para a resistência é similar à de Féret mas a relação utilizada aqui envolve uma quantidade proporcional ao volume de cimento hidratado em vez do volume total de cimento e é assim aplicável a qualquer idade 120 100 6 80 E E O 60 o o l u O Ol 40 ü e 20 o 02 04 06 08 10 Relação gelespaço Figura 66 Relação entre a resistência à compressão de uma argamassa e a relação geljespaço68 292 Propriedades do Concreto 120 O Mistura A t X Mistura B 6 MisturaC 100 e E 80 E O 60 o o i u ri X I l O X Ol 40 ü e l õ 20 J I o 02 04 06 08 10 Relação gelespaço e ar Figura 67 Relação entre a resistência à compressão de uma argamassa e a relação gelespa ço modificada para considerar os vazios devidos ao ar aprisionado67 A expressão que relaciona a resistência à relação gelespaço pode ser escrita de várias formas Pode ser conveniente fazer uso do fato de que o volume de água não evaporável a é proporcional ao volume de gel e também do fato de que o volume de água de mistura a está relacionado ao espaço disponível para o gel A resistênciafc para valores superiores a 14 MPa quando a relação é aproximadamente linear pode ser escrita da seguinte forma 66 ª Íc 34200 3600 ªº Alternativamente a área superficial do gel V pode ser usada resultando em t vm Jc 120000 3600 ªº A Figura 68 apresenta os dados reais de Powers66 para cimentos com baixos teores de C3A As expressões anteriores foram validadas para vários cimentos mas os coeficientes numéricos podem depender da resistência intrínseca do gel produzido por um deter minado cimento Em outras palavras a resistência da pasta de cimento depende em primeiro lugar da estrutura fisica do gel mas os efeitos da composição química do cimento não podem ser esquecidos Entretanto em idades maiores esses efeitos se tor nam menos importantes Outro modo de reconhecer as propriedades do gel é dizer que 120 100 e o Ol 80 P E o 60 u Ol Ol ü e 40 l õ 20 Capítulo 6 Resistência do concreto 293 002 004 006 008 0 10 0 12 0 14 0 16 0 18 Relação V ªº Figura 68 Relação 66 entre a resistência da pasta de cimento e a relação entre a área su perfi cial do gel vm e o volume de água de mistura ª º a resistência depende principalmente da porosidade mas que também é afetada pela capacidade do material em resistir à propagação de fissuras que é uma função da ade rência A má aderência entre dois cristais pode ser considerada uma fissura 63 5 Porosidade A discussão nas duas seções anteriores mostrou que a resistência do concreto é princi palmente uma função do volume de vazios contidos nele A relação entre a resistência e o volume total de vazios não é uma propriedade exclusiva do concreto sendo encontrada também em outros materiais frágeis em que a água deixa vazios A resistência do gesso por exemplo também tem relação direta com seu teor de vazios61 ver Figura 69 Além do mais se as resistências de diferentes materiais são expressas como uma fração de suas respectivas resistências com porosidade igual a zero uma grande quantidade de mate riais obedece à mesma relação entre resistência relativa e porosidade conforme mostra a Figura 610 para gesso aço ferro6 72 alumínio e zircônio673 Esse comportamento geral é válido para a compreensão do papel dos vazios na resistência do concreto A relação da Figura 610 deixa clara a razão pela qual os compactos de cimento ver página 295 que possuem porosidade muito baixa resultam em resistência bastante elevada A rigor a resistência do concreto é influenciada pelo volume de todos os vazios ar aprisionado poros capilares poros de gel e se utilizado ar incorporado610 Um exem plo da determinação do valor total de vazios pode ser útil e será apresentado a seguir Considerese um concreto com as seguintes proporções de cimento agregado miúdo agregado graúdo e relação águacimento respectivamente 1 34 42 e 080 O 294 Propriedades do Concreto il os 40 Porosidade 25 30 40 50 60 70 30 1lW1 E 2 510l1 O os 20 tf e os g l 5 tf l l O 035 04 05 06 08 l O Relação águagesso Figura 69 Resistência do gesso em função do volume de vazios6 teor de ar aprisionado medido foi de 23 Sendo as massas específicas dos agregados miúdos e graúdos respectivamente 260 e 265 gcm3 e adotandose o valor de 3 15 para a massa específica do cimento as proporções em volume entre o cimento e os materiais serão 13 15 34260 42265 080 0318 131 158 080 Devido ao teor de ar ser igual a 23 os volumes dos materiais devem constituir 977 do volume total de concreto Desse modo os volumes percentuais são Cimento seco Agregado miúdo Agregado graúdo Água Total 78 320 385 194 977 Sabese que no caso citado 07 do cimento foi hidratado após sete dias de cura em água ver por exemplo a referência 632 portanto ainda em volumes percentuais o volume de cimento hidratado é 55 e o volume de cimento não hidratado é 23 O volume de água combinada é 023 da massa de cimento hidratado ver página 26 ou seja 023 x 55 x 3 15 40 Na hidratação o volume dos produtos sólidos hidratados é igual à soma dos volumes do cimento e da água diminuída em 0254 do volume de água combinada ver página 26 Portanto o volume de produtos sólidos hidratados é 10 08 o o M 02 o 20 Capítulo 6 Resistência do concreto 295 Ferro Aço inoxidável o Gesso Alumina sinterizada o Zircônio o oº o o rP 4 D 4 40 Porosidade o D 60 Figura 61 O Influência da porosidade na resistência relativa de diversos materiais 55 1 0254 X 40 85 Como o gel tem uma porosidade característica de 28 ver página 26 o volume de poros de gel é wg de modo que w85 wg 028 de onde o volume de poros de gel é 33 Portanto o volume da pasta de cimento hidratada incluindo os poros de gel é 85 33 118 Dessa forma o volume de cimento que foi hidratado e da água de amassamento é 55 194 249 e o volume de poros capilares é 249 118 131 Assim os vazios são Poros capilares Poros de gel Ar 131 33 23 Teor total de vazios 18 7 A influência do volume de poros na resistência pode ser expressa por uma função exponencial do tipo c lcoO P 296 Propriedades do Concreto onde p porosidade ou seja o volume de vazios expresso como uma fração do volume total do concreto fc resistência do concreto com porosidade p fc o resistência com porosidade zero n coeficiente não necessariamente constante633 A forma exata da relação entretanto é incerta Ensaios realizados em compactos de cimento prensados e tratados termicamente bem como em pastas de cimento co mum ainda deixam dúvidas de se o logaritmo da porosidade tem uma relação linear com a resistência ou com seu logaritmo As Figuras 611 e 612 mostram essa incerteza No que diz respeito à resistência dos componentes individuais do cimento constatase que a relação com a porosidade é linear ver Figura 613665 Além de seu volume a forma e a dimensão dos poros também influenciam Há influência ainda da forma das partículas sólidas e de seu módulo de elasticidade na distribuição de tensões e portanto na concentração de tensões no interior do concreto Um exemplo da distribuição de poros no concreto é apresentado na Figura 6146 68 Resultados semelhantes foram encontrados por Hearn Hooton6 11 3 Há diversos estudos sobre o efeito da porosidade na resistência da pasta de cimento hidratada É necessário cuidado na passagem de observações realizadas em corpos de prova de pasta de cimento pura produzidos em laboratório para informações utilizáveis no concreto Entretanto é importante compreender o efeito da porosidade na resistên cia da pasta de cimento hidratada Não resta dúvida de que a porosidade definida como o volume total de poros maio res do que os poros de gel que é expresso como uma porcentagem do volume total da pasta de cimento hidratada seja um fator influente básico na resistência da pasta de cimento 800 600 e o OS o E 400 o u OS os e 200 25 5 75 10 25 50 75 100 Porosidade escala logarítmica Figura 611 Relação entre a resistência à compressão e o logaritmo da porosidade de com pactos de pasta de cimento para diferentes tratamentos de pressão e alta temperatura634 1000 800 600 400 200 100 1 Capítulo 6 Resistência do concreto 297 1 25 75 10 25 50 75 100 Porosidade escala logarítmica Figura 612 Relação entre o logaritmo da resistência à compressão e o logaritmo da porosidade de compactos de pasta de cimento para diferentes tratamentos de pressão e alta temperatura segundo a ref 634 1000 100 10 01 o cs cA O CAF lO 20 30 Porosidade 40 50 60 Figura 613 Relação entre a resistência à compressão e a porosidade de compostos puros665 Rõssler Odler663 estabeleceram uma relação linear entre a resistência e a porosidade dentro de uma variação de 5 a 28 desta última Observouse que o efeito dos poros com diâmetro inferior a 20 nm é desprezável664 A relação entre a resistência da argamassa e 298 Propriedades do Concreto 030 s 025 o o 020 E 015 E 010 005 Menor grau de hidratação Maior grau de hidratação Diâmetro dos poros escala logarítmica µm Figura 614 Volume acumulado de poros maiores do que o diâmetro indicado em concreto com relação águacimento de 045 a 20ºC baseada na referência 668 6 50 o 15 40 E o 30 e 20 1 0 9 10 li 12 Porosidade 13 14 15 Figura 615 Relação entre a resistência à compressão da argamassa e a porosidade calcu lada a partir do volume de poros de diâmetro superior a 20 nm baseada na referência 666 a porosidade baseada no volume de poros maiores do que 20 nm é apontada na Figura 615666 Em razão disso além da porosidade total a influência da distribuição das dimen sões dos poros na resistência deve ser levada em consideração Em geral para uma determi nada porosidade poros menores resultam em uma pasta de cimento de maior resistência Embora a dimensão do poro seja por conveniência expressa como um diâmetro nenhum poro é cilíndrico ou esférico O diâmetro representa uma esfera com a mesma Capítulo 6 Resistência do concreto 299 relação entre o volume e a área superficial como a totalidade dos poros Somente os ma cro poros ou seja aqueles com diâmetro maior do que cerca de 100 nm são aproxima damente esféricos A Figura 616 mostra uma representação esquemática dos diversos tipos de poros Essa figura é uma extensão modificada da Figura 113 Os poros esféricos se originam das bolhas de ar residual ou do empacotamento imperfeito das partículas de cimento mas não são facilmente detectados nas medidas por porosímetro já que somen te são acessíveis através de poros que possuem uma abertura estreita ver Figura 616 A dependência da resistência da pasta de cimento hidratada em relação à sua po rosidade e à distribuição das dimensões dos poros é fundamental Ocasionalmente são publicados resultados de pesquisas citando uma relação entre a resistência e o teor de sulfato de cálcio no cimento mas isso decorre da influência que esse teor exerce no pro gresso da hidratação do cimento e portanto na distribuição de poros na pasta de cimen to hidratada O problema entretanto é complicado pelo fato de que diferentes métodos de determinação da porosidade nem sempre resultam nos mesmos valores669 A principal razão para isso é que o processo de medida por porosímetro especialmente se envolver a remoção ou a adição de água afeta a estrutura da pasta de cimento hidratada667 O uso de intrusão de mercúrio em estudos do sistema de poros na pasta de cimento foi discu tido por Cook Hover6 114 Esse método considera que os poros se estreitam conforme a profundidade enquanto na realidade alguns poros possuem uma abertura estreita o que distorce o valor da porosidade medida pela intrusão de mercúrio6115 Conforme mencionado a maior parte dos trabalhos experimentais sobre a porosi dade da pasta de cimento hidratada foi realizada em corpos de prova de pasta de cimen to pura ou de argamassa No concreto as características dos poros do cimento hidra tado são um tanto diferentes devido à influência das partículas de agregados graúdos sobre a pasta de cimento ao seu redor Winslow Liu6 68 observaram que com pastas de mesma composição e mesmo grau de hidratação a presença do agregado graúdo resulta em um aumento da porosidade O mesmo efeito é verificado embora em menor grau na presença do agregado miúdo A diferença entre a porosidade do concreto e a da pasta de cimento pura com mesma relação águacimento aumenta com o progresso Poro intracristalino o if ibertura estreita Água de Poro intercristalino Figura 616 Representação esquemática do sistema de poros na pasta de cimento hidratada baseada no modelo de Rahman da referência 670 300 Propriedades do Concreto da hidratação sendo resultado da presença no concreto de alguns poros maiores do que o permitido na pasta de cimento pura Compactos de cimento Compactos de cimento são produzidos pela aplicação simultânea de pressão bastante elevada e alta temperatura Eles não são portanto classificados como concreto mas são relevantes para elucidar o papel da porosidade na resistência já que valores de po rosidade tão baixos quanto 1 podem ser obtidos 634 Um dos materiais à base de cimento mais resistentes já produzidos662 tinha uma relação águacimento de 008 e quando adensado resultou na resistência de 345 MPa Compactos produzidos com a aplicação de uma pressão de 340 MPa e uma tempera tura de 250 ºC atingiram uma resistência à compressão próxima de 660 MPa e uma resistência à tração por compressão diametral de 64 MPa634 A extrapolação de uma relação experimental entre a porosidade e a resistência à compressão de corpos de prova de compostos individuais do cimento Portland com uma relação águasólido de 045 sugere que com porosidade zero a resistência é próxi ma de 500 MPa665 Esse valor pode ser comparado com o calculado por Nielsen659 que estima a resistência da pasta de cimento hidratada com porosidade zero em 450 MPa Esses valores embora não coincidentes representam a resistência intrínseca da pasta de cimento Portland endurecida Influência das propriedades do agregado graúdo na resistência Embora a relação entre a resistência e a relação águacimento seja em geral válida a resistência também depende de outros fatores Um deles será discutido nesta seção A fissuração vertical em um corpo de prova submetido à compressão uniaxial ini cia em uma carga entre 50 e 75 do carregamento final Esse fato foi determinado a partir de medidas da velocidade do som transmitido através do concreto622 e também com o uso de técnicas de determinação da velocidade de propagação de ondas ultras sônicas 623 A tensão na qual a fissuração inicia depende bastante das propriedades do agregado graúdo seixos lisos resultam em uma fissuração em tensões mais baixas do que pedras britadas angulosas e ásperas A provável causa para isso é o fato de a ligação mecânica ser influenciada pelas propriedades da superficie e em certo grau pela forma do agregado graúdo619 As propriedades do agregado influenciam a carga de fissuração da mesma forma tanto para a resistência à compressão quanto para a resistência à flexão diferentemente da carga de ruptura Desse modo a relação entre essas duas grandezas não depende do tipo de agregado utilizado A Figura 617 mostra resultados obtidos por Jones Kaplan619 sendo que cada símbolo representa um tipo de agregado graúdo Por outro lado a relação entre as resistências à tração na flexão e à compressão depende do tipo de agregado graúdo utilizado ver Figura 618 com exceção do concreto de alta resis tência devido às propriedades do agregado em especial sua forma e sua textura su perficial afetarem a resistência à compressão final em um grau muito menor do que a resistência à tração ou do que a carga de fissuração à compressão Esse comportamento foi confirmado por Knab671 Capítulo 6 Resistência do concreto 301 X 6 6 o y e 10 Ol e o 4 10 Ol Ol Ol r e e f e 1 i 2 I r o 10 20 30 40 50 60 Tensão de compressão na fissuração MPa Figura 617 Relação entre a resistência à tração na flexão e a tensão de compressão na fis suração para concretos produzidos com diferentes agregados graúdos Crown copyright619 Em um concreto experimental produzido com agregados graúdos totalmente lisos os resultados de resistência à compressão obtidos foram menores do que quando a su perficie dos agregados era áspera A diferença típica ficou em 106 38 A influência do tipo de agregado graúdo na resistência do concreto é variável e depende da relação águacimento da mistura Para relações menores do que 040 a utilização de agregado britado resultou em resistências até 38 maiores do que no caso da utilização de seixo O comportamento com relação águacimento igual a 050 é apresentado na Figura 619639 Com o aumento da relação águacimento a influência do agregado diminui provavelmente devido à resistência da pasta de ci mento hidratada se tornar primordial Com relação águacimento de 065 não foi observada diferença entre as resistências de concretos produzidos com pedra britada 624 ou com seixo A influência do agregado na resistência à tração na flexão aparentemente também depende da condição de umidade do concreto no momento do ensaio660 302 Propriedades do Concreto o 30 o Ol Ol e t E Ol Ol 2 0 tp4f oi Õ t Granito anguloso g lg x Granito anguloso 45o de ar e Flint anguloso O Flint irregular S 10 10 Quartzito arredondado 8 Flint irregular 45 de ar o 10 20 30 40 50 60 70 Resistência à compressão MPa Figura 618 Relação entre a resistência à compressão e a resistência à tração por compres são diametral para concretos de trabalhabilidade constante produzidos com diversos agre gados relação água cimento entre 033 e 068 e relação agregado cimento entre 28 e 1O1 Crown copyright639 70 o Quartzito arredondado Flint arredondado 60 Arenito arredondado o F lint irregular A Gran ito anguloso E 50 x Quartzito anguloso o A Calcário anguloso Ol v Flint anguloso 40 I Siltito anguloso o E o u Ol 30 Ol ü e l 20 i 10 o 28 90 365 Idade de ensaio escala logarítmica dias Figura 619 Relação entre a resistência à compressão e a idade para concretos produzidos com vários agregados relação água cimento igual a 05 Crown copyright6 39 Capítulo 6 Resistência do concreto 303 A forma e a textura superficial do agregado graúdo também afetam a resistência do concreto ao impacto influência que é qualitativamente a mesma na resistência à tração na flexão 661 Kaplan625 verificou que a resistência à tração na flexão do concreto geralmente é menor do que a obtida na argamassa correspondente Portanto a argamassa parece definir o limite superior da resistência à tração na flexão do concreto e a presença do agregado graúdo em geral reduz esse valor Por outro lado a resistência à compressão do concreto é mais alta do que a da argamassa o que segundo Kaplan indica que o intertravamento mecânico do agregado graúdo contribui para a resistência do con creto na compressão Esse comportamento entretanto não foi confirmado para ser aplicado de forma generalizada e o tema da influência do agregado na resistência ainda será analisado na próxima seção No momento é válido ressaltar que as partículas de agregado graúdo agem como bloqueadores das fissuras de forma que sob um carrega mento crescente outra fissura provavelmente surgirá A ruptura portanto é gradual e mesmo na tração existe um trecho descendente da curva tensãodeformação Influência da relação agregadocimento na resistência O comportamento anômalo de misturas extremamente ricas em relação à resistência foi mencionado na página 270 Entretanto o consumo de cimento da mistura influencia a resistência dos concretos de média ou elevada resistência ou seja com resistência pró xima de 35 MPa ou mais Não há dúvida de que a relação agregadocimento é somen te um fator secundário na resistência do concreto mas foi constatado que para uma mesma relação águacimento uma mistura com menor consumo de cimento resulta em uma maior resistência612 ver Figura 620 As razões para esse comportamento não são claras Em alguns casos parte da água pode ser absorvida pelo agregado Assim uma quantidade maior de agregados absorve uma maior quantidade de água de modo que a relação águacimento efetiva é reduzida 60 Relação agregado o Ol 50 P o u Ol Ol 40 Ol o õ Ol 30 o 20 02 03 04 05 06 07 Relação águacimento Figura 620 Influência da relação agregado cimento sobre a resistência do concreto613 304 Propriedades do Concreto Em outros casos um teor maior de agregados pode resultar em retração e exsudação menores portanto ocorrem menos danos à aderência entre o agregado e a pasta de cimento e da mesma forma as variações térmicas causadas pelo calor de hidratação do cimento são menores680 Entretanto a explicação mais provável está no fato de a quan tidade total de água por metro cúbico de concreto ser menor em misturas pobres do que em misturas ricas Em consequência disso em uma mistura mais pobre os vazios que exercem um efeito negativo sobre a resistência constituem um percentual menor do volume total de concreto Estudos sobre a influência do teor de agregados na resistência do concreto com uma pasta de cimento de determinada qualidade indicam que quando o volume de agregado expresso como uma porcentagem do volume total aumenta de O a 20 ocorre uma diminuição na resistência à compressão mas entre 40 e 80 se observa um au mento640 O padrão de comportamento é mostrado na Figura 621 As razões para esse efeito não são claras mas tal efeito é o mesmo para diversas relações águacimento641 A influência do volume de agregados na resistência à tração é de modo geral similar640 ver Figura 622 Esses efeitos são menores em ensaios realizados em cubos do que naqueles realiza dos em cilindros ou em prismas Devido a isso a relação entre a resistência de corpos de prova cilíndricos e a resistência de corpos de prova cúbicos ver página 619 diminui conforme o volume de agregados aumenta de O a 40 A explicação provável é que há uma maior influência do agregado no padrão de fissuração quando não há influência dos pratos da prensa ver página 610 50 1 I C j t o 20 40 60 80 Volume de agregados Figura 621 Relação64 entre a resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos diâ metro de 100 mm e altura de 300 mm e o volume de agregados com relação água cimento constante igual a 050 Capítulo 6 Resistência do concreto 305 4 1 1 I i C o 20 40 60 80 Volume de agregados Figura 622 Relação6 0 entre a resistência à tração direta e o volume de agregados com relação água cimento constante igual a 050 Natureza da resistência do concreto A principal influência dos vazios do concreto em sua resistência foi mencionada diver sas vezes de modo que já deve ser possível relacionar esse fator com o mecanismo de ruptura real Para esse objetivo o concreto é considerado um material frágil ainda que exiba um leve comportamento plástico já que a ruptura sob carga estática ocorre com uma deformação total razoavelmente pequena Uma deformação entre 0001 e 0005 na ruptura tem sido sugerida como o limite do comportamento frágil O concreto de alta resistência é mais frágil do que o concreto de resistência normal mas não existe um método quantitativo para expressar a fragilidade do concreto cujo comportamento na prática situase entre os tipos frágil e dúctil Resistência à tração A resistência real técnica da pasta de cimento hidratada e de materiais frágeis simila res como a pedra é muito menor do que o valor teórico estimado com base na coesão molecular e calculado a partir da energia de superfície de um sólido considerado per feitamente homogêneo e sem falhas A resistência teórica foi estimada em até 105 GPa Essa discrepância pode ser explicada conforme estabelecido por Griffith6 17 pela presença de falhas que resultam em elevadas concentrações de tensões no material subme tido a um carregamento de modo que tensões muito elevadas ocorrem em pequenos vo lumes do corpo de prova e consequentemente causam fraturas microscópicas enquanto a tensão nominal média em todo o corpo de prova é relativamente baixa As falhas têm tamanhos variados e são somente as poucas falhas maiores que ocasionam a ruptura Portanto a resistência de um corpo de prova é um problema de probabilidade estatística e a dimensão do corpo de prova afeta a provável tensão nominal em que ocorre a ruptura Sabese que a pasta de cimento hidratada contém diversas descontinuidades como poros microfissuras e vazios mas o mecanismo exato pelo qual elas afetam a resistência 306 Propriedades do Concreto não é conhecido Os vazios em si não agem necessariamente como falhas mas fissuras nos cristais individuais podem estar associadas aos vazios614 ou ser causadas pela retração ou pela má aderência Essa situação não surpreende tendo em vista a natureza heterogênea do concreto e a forma de combinação das várias fases desse material compósito em um todo Alford et ai 681 confirmaram que os poros na pasta de cimento não são as únicas falhas críticas possíveis Em um concreto sem segregação os vazios se distribuem de forma aleatória615 condição necessária para a aplicação da hipótese de Griffith Apesar de não se saber o mecanismo exato da ruptura do concreto ele está possivelmente relacionado à coesão interna da pasta de cimento hidratada e à aderência entre a pasta e o agregado A hipótese de Griffith sugere uma ruptura microscópica no local de uma falha e normalmente considerase que a unidade de volume que contém a falha mais fraca determina a resistência do elemento Essa afirmação implica que qualquer fissura irá se propagar por toda a seção do corpo de prova sujeito a uma determinada tensão ou em outras palavras um evento que ocorre em um elemento é identificado com o mesmo evento que ocorre no corpo como um todo Esse comportamento pode ser verificado somente sob uma distribuição uniforme de tensão com a condição adicional de que a segunda falha mais fraca não seja forte o suficiente para resistir à tensão de nln 1 vezes a tensão na qual ocorreu a ruptura da falha mais fraca onde n é o número de elementos na seção sob carga cada elemento contendo uma falha Considerando que a ruptura localizada inicia em um ponto e é controlada pelas condições nesse ponto apenas saber a tensão no ponto de maior tensão em um corpo não é suficiente para prever a ruptura Também é necessário conhecer a distribuição de tensões em um volume suficientemente extenso ao redor desse ponto devido à resposta deformacional interna do material em especial próximo à ocorrência da ruptura ser dependente do comportamento e do estado do material circundante ao ponto crítico sendo que a possibilidade de propagação da fissura é bastante afetada por esse estado Isso poderia explicar por exemplo por que as tensões máximas das fibras em corpos de provas submetidos à tração na flexão no momento inicial da ruptura são maiores do que a resistência determinada por tração direta uniforme Neste último caso a pro pagação da ruptura não é bloqueada pelo material circundante Alguns dados reais da relação entre a resistência à tração na flexão e a resistência à tração por compressão diametral são apresentados na Figura 128 Pode ser observado que em um determinado corpo de prova tensões diferentes irão causar rupturas em diferentes pontos mas não é fisicamente possível verificar a resistência de um elemento individual sem alterar sua condição em relação ao resto do corpo Caso a resistência do corpo de prova seja estabelecida por seu elemento mais fraco o problema se torna aquele do provérbio romper a corrente por seu elo mais fraco Em termos estatísticos determinase o valor mínimo ou seja a resistência da falha mais eficaz em uma amostra de tamanho n onde n é o número de falhas no corpo de prova A analogia da corrente pode não ser totalmente exata uma vez que no con creto os elos podem estar organizados tanto em paralelo quanto em série mas cálculos baseados na hipótese do elo mais fraco apresentam resultados de magnitude correta É em virtude disso que a resistência de um material frágil como o concreto não pode ser descrita somente por um valor médio Deve ser fornecida uma indicação da variabili dade da resistência bem como informações sobre a dimensão e a forma dos corpos de prova Esses fatores serão analisados no Capítulo 12 Capítulo 6 Resistência do concreto 307 Fissuração e ruptura na compressão A hipótese de Griffith se aplica à ruptura sob a ação de um esforço de tração mas ela pode ser estendida à ruptura sob estados duplos ou triplos de tensões bem como sob compressão uniaxial Mesmo quando as duas tensões principais são de compressão a tensão ao longo da borda da falha em alguns pontos é de tração de modo que a rup tura pode ocorrer Orowan616 determinou a tensão de tração máxima na ponta da falha de orientação mais perigosa relacionada ao principal eixo de tensão como uma função das duas tensões principais P e Q Os critérios de ruptura estão representados grafi camente na Figura 623 em que K é a resistência à tração na tração direta A ruptura ocorre sob uma combinação de P e Q de modo que o ponto que representa o estado de tensão cruze a curva em direção ao lado externo sombreado A partir da Figura 623 é possível ver que pode ocorrer ruptura quando a com pressão uniaxial é aplicada Isso foi de fato observado em ensaios de corpos de prova de concreto submetidos à compressão6 18 A resistência nominal nesse caso é 8K ou seja oito vezes a resistência à tração determinada por ensaio de tração direta Esse valor está bem de acordo com os valores observados para a relação entre as resistências à compressão e à tração do concreto Entretanto existem dificuldades para harmonizar certos aspectos da hipótese de Griffith com a direção das fissuras observada em corpos de prova de ensaios à compressão Ainda é possível que a ruptura nesses corpos de prova seja controlada pela deformação transversal induzida pelo coeficiente de Pois son O coeficiente de Poisson do concreto é tal que para elementos suficientemente afastados dos pratos da prensa a deformação transversal resultante pode ser maior do que a deformação final do concreto à tração A ruptura então ocorre pela fratura em ângulos retos à direção do carregamento de forma semelhante ao ensaio de tração por compressão diametral ver página 624 e isso tem sido frequentemente observado es pecialmente em corpos de prova com altura maior do que sua largura 6 18 A hipótese de o l Q Figura 623 Critérios de Orowan para a ruptura sob estado duplo de tensões616 308 Propriedades do Concreto que o concreto rompe por tração quando submetido à compressão uniaxial ou biaxial foi confirmada por Yin et a686 Existem fortes indícios inicialmente desenvolvidos na referência 614 de que não é uma tensãolimite mas uma deformaçãolimite por tração que determina a resistência do concreto sujeito a um carregamento estático sendo em geral considerada entre 100 x 106 e 200 x 106 O critério de ruptura por deformaçãolimite de tração é ampa rado por uma análise promovida por Lowe636 Observouse que no instante inicial da fissuração a deformação na face tracionada de uma viga submetida à flexão e a defor mação transversal de tração em um corpo de prova cilíndrico sob compressão uniaxial são de magnitude similar621 A deformação por tração na viga na fissuração é tensão de tração na fissuração E onde E é o módulo de elasticidade do concreto no intervalo de linearidade da deforma ção Então a deformação transversal em um corpo de prova submetido à compressão quando a primeira fissura é observada é µ x tensão de compressão na fissuração E ondeµ é o coeficiente de Poisson estático A partir da igualdade observada das duas deformações obtémse tensão de tração na fissuração por flexão µ tensão de compressão na fissuração no corpo de prova de compressão Em geral o coeficiente de Poisson varia entre aproximadamente O 15 para concre tos de alta resistência e 022 para concretos de baixa resistência ver página 437 e vale ressaltar que a relação entre as resistências nominais à tração e à compressão para diferentes concretos apresenta variação similar e aproximadamente nos mesmos limites Dessa forma há uma possível ligação entre a relação das resistências nominais e o coeficiente de Poisson e existem bons argumentos para sugerir que o mecanismo que produz as fissuras iniciais na compressão uniaxial e na flexão seja o mesmo 619 embora a natureza desse mecanismo ainda não tenha sido demonstrada É provável que a fissuração ocorra devido a falhas localizadas na aderência entre o cimento e o agregado620 O mecanismo básico da ruptura do concreto por compressão entretanto ainda não foi demonstrado de forma confiável e até mesmo a definição de ruptura do concreto não é óbvia Uma abordagem é associar a ruptura ao denominado ponto de descontinuidade que é o ponto em que a deformação volumétrica é interrompida e o coeficiente de Poisson começa a aumentar de forma abrupta652653 Nesse estágio inicia se o desenvolvimento de uma fissuração extensiva da argamassa ver página 314 Esse é o início da instabilidade e a manutenção do carregamento após esse ponto resulta na ruptura A deformação transversal na descontinuidade depende do nível de com pressão axial e é maior quanto maior for a resistência do concreto Carino Slate653 observaram um valor médio de aproximadamente 300 x 10jj a uma tensão de 75 MPa Entretanto deve ser pontuado que outros pesquisadores6119 relataram que a pasta de cimento hidratada é progressivamente deteriorada e que o ponto de descontinuidade não é um fator significativo Capítulo 6 Resistência do concreto 309 A ruptura final sob a ação de uma compressão uniaxial pode decorrer da ruptura dos cristais de cimento por tração ou da aderência em uma direção perpendicular à carga aplicada podendo ainda ser um colapso causado pelo desenvolvimento de pla nos inclinados de cisalhamento620 É provável que a deformação final seja o critério de ruptura mas o nível de deformação varia dependendo da resistência do concreto sendo que quanto maior for a resistência menor será a deformação final Embora valores reais dependam dos métodos de ensaio alguns valores típicos são apresentados na Tabela 61 Ruptura sob estado múltiplo de tensões Sob compressão triaxial quando as tensões transversais são elevadas é provável que a ruptura ocorra por esmagamento Portanto o mecanismo é diferente do descrito an teriormente com o comportamento do concreto sendo alterado de frágil para dúctil Um aumento na compressão transversal aumenta a carga axial que pode ser suportada conforme apresentado por exemplo na Figura 624 626 Resistências extremamente altas com tensões transversais também bastante elevadas foram registradas611 Figura 625 Deve ser ressaltado que a resistência aparente é mais elevada se o desenvolvimento da pressão da água nos poros do concreto for limitado possibilitando que a água dos poros seja deslocada pelos pratos da prensa675 Portanto na prática o possível desen volvimento de pressão nos poros é importante684 Foi relatado que uma tensão confinante transversal de 520 MPa resultou em uma tensão axial de l200 MPa682 Caso a tensão transversal de compressão seja aumentada progressivamente com o aumento na tensão axial valores ainda mais elevados podem ser obtidos Associado a uma significativa redução da porosidade já foi atingido o valor de 2080 MPa682 A tensão transversal de tração tem uma influência semelhante mas obviamente de modo inverso611 Esse comportamento está de acordo com as considerações teóricas anteriores Na prática a ruptura do concreto ocorre ao longo de um intervalo de tensões ou seja não é um fenômeno instantâneo de modo que a ruptura final é resultado do tipo de carregamento619 Esse fato é particularmente relevante quando carregamentos repe tidos são aplicados uma condição frequentemente observada na prática A resistência à fadiga é analisada no Capítulo 7 Uma curva geral de interação de tensão biaxial é apresentada na Figura 626678 Uma interação maior é observada quando há uma restrição considerável por atrito dos pratos da prensa mas o efeito é muito menor quando a restrição dos topos é efetiva mente eliminada por exemplo pelo uso de pratos de escova ver página 612 Pode ser visto na Figura 626 que sob um estado duplo de tensões cr1 cr3 a resistência é somen Tabela 61 Valores típicos de defonnação por compressão na ruptura Resistência nominal à compressão MPa Deformação máxima na ruptura 10 7 14 35 70 45 4 3 2 31 O Propriedades do Concreto 200 180 160 140 120 6 100 o 80 e 60 40 20 o o Cimento puro lt Argamassa 5 10 15 20 035 040 25 Tensão transversal MPa 30 Figura 624 Influência da tensão transversal na tensão axial na ruptura de pasta de cimento pura e de argamassa626 te 16 mais elevada do que na compressão uniaxial A resistência à tração biaxial não apresenta diferença em relação à resistência à tração uniaxial 6 78 Essas constatações foram confirmadas por outros pesquisadores69654686 Foram observadas entretanto algumas diferenças decorrentes da variação na velocidade de carregamento e do tipo de agregado graúdo do concreto Dados experimentais sobre a interação são apresentados na Figura 627 Eles foram obtidos com pratos de escova e pelo uso de membranas flui das e de pratos maciços646 Alguns resultados contraditórios de outros pesquisadores podem ser explicados pela utilização de restrições de topo não confiáveis O nível de resistência à compressão simples praticamente não afeta a forma da cur va ou a magnitude dos valores dela resultantes678 a resistência dos prismas ensaiados variou entre 19 e 58 MPa e tanto a relação águacimento quanto o consumo de cimento apresentaram amplas variações Entretanto na compressãotração e na tração biaxial a resistência relativa em qualquer combinação de tensões biaxiais diminui com o au mento da resistência à compressão uniaxial6 78 o que está de acordo com a observação geral de que a relação entre a resistência à tração uniaxial e a resistência à compressão uniaxial diminui com o aumento da resistência à compressão ver página 325 Nesses ensaios as relações foram O 11 009 e 008 para resistências à compressão uniaxial de respectivamente 19 31e58 MPa6 78 Capítulo 6 Resistência do concreto 311 400 6 300 o il e 200 o 50 100 150 200 Tensão transversal MPa Figura 625 Influência da tensão transversal elevada na tensão axial na ruptura de concreto611 Em geral a compressão triaxial aumenta relativamente mais a resistência de con cretos de menor resistência ou de menor consumo de cimento do que de concretos mais resistentes ou de maior consumo de cimento647 Hobbs647 observou em concretos con vencionais que sob compressão triaxial a maior tensão principal na ruptura cr1 pode ser expressa em média como 148 lcy1 lcy1 onde cr3 menor tensão principal Ícyi resistência do corpo de prova cilíndrico As limitadas informações sobre concretos com agregados leves sugerem que a influência de cr3 não seja tão significativa quanto nos concretos com agregados nor mais646 Portanto o concreto com coeficiente de 48 na equação anterior pode ser redu zido para aproximadamente 32 Os resultados para a resistência combinada em concretos sob compressão triaxial e sob compressão biaxial e tração podem ser representados647 pela equação n 103 Ícyl J 1 312 Propriedades do Concreto 14 12 10 1 J MPa 08 cr T 06 04 19 31 1 58 1 1 1 i 1 1 02 o J 1 02 o 02 04 06 08 10 12 14 Figura 626 Curva de interação para tensões biaxiais quando a restrição dos topos é efetiva mente eliminada678 e e e são as tensões biaxiais aplicadas 6 5 4 2 o 05 oI ºº o o ºº Cl o o o ltiy o 0o 00 o 05 o o o o o o o o o m 10 15 Figura 627 Resistência do concreto sob tensões multiaxiais conforme determinações de vários pesquisadores Concreto úmido ou seco ao ar6 6 resistência à compressão Capítulo 6 Resistência do concreto 313 onde J 0018fcyt 23 resistência à tração 2 nIZ04 Ícyt 3 sendo todos valores médios em MPa e a compressão considerada positiva Os valores fornecidos nas equações 2 e 3 se aplicam somente a concretos con vencionais e não a pastas de cimento ou argamassas Substituindo as equações 2 e 3 na equação mas utilizando os valores dos limites inferiores e não os médios o resultado do critério de ruptura para o concreto convencional é 2o38 a 1 a3 J1 Ícyt 0014fcy1 216 Essa equação é apresentada na Figura 628 para vários valores de resistência de corpos de prova cilíndricos fcyt A generalidade dessa equação não deve ser superesti mada pois conforme relatado por Hobbs647 as resistências à tração e à compressão do concreto não são afetadas da mesma forma pelo tipo e pela granulometria do agregado nem pela direção da tensão aplicada em relação à direção de moldagem Em cada caso a resistência à tração é mais sensível Também deve ser destacado que a tensão principal intermediária cr2 influencia o valor de cr6 85 A discussão anterior mostrou que enquanto a resistência do concreto é uma pro priedade inerente do material sua medida na prática também é uma função do sis 150 Resistência de corpos de prova cilíndricos MPa 70 e t d E 100 o o e o e o 50 o e o t E o 5 o 5 10 15 Menor tensão principal na ruptura cr3 MPa Figura 628 Tensões de ruptura em concreto sob estado duplo de tensões647 314 Propriedades do Concreto tema de tensões atuantes Mather677 indicou que em uma situação ideal deveria ser possível expressar os critérios de ruptura em todas as combinações de tensões possíveis por meio de um único parâmetro de tensão como a resistência à tração uniaxial Entre tanto essa solução ainda não foi determinada Berg656 desenvolveu uma equação de resistência para o concreto cujos parâmetros são a tensão no início da propagação de fissuras a resistência à tração por compressão diametral e a resistência à compressão uniaxial Essa equação pode ser utilizada para uma avaliação analítica da ruptura do concreto sob estados combinados de tensões mas sua aplicação termina quando a resistência à tração não pode ser alcançada Ou tras abordagens679 também têm uma validade um tanto limitada O entendimento completo sobre o comportamento de ruptura do concreto requer considerações sobre a energia de ruptura ou seja a energia absorvida por unidade de área de superfície de fissura Isso é tema de estudos da mecânica da fratura tratado em publicações especializadas como as das referências 687 e 688 Entretanto a mecânica da fratura até o momento não teve sucesso em desenvolver parâmetros dos materiais que possam quantificar de forma adequada a resistência do concreto à fissuração M icrofissuração Como a ruptura do concreto é uma consequência da fissuração é importante que se faça uma análise detalhada desse tema Nesta seção somente a microfissuração será aborda da aspectos gerais sobre a fissuração serão tratados no Capítulo 10 já que para isso são necessárias considerações prévias sobre a relação tensãodeformação do concreto Pesquisas mostraram que mesmo antes da aplicação da carga existem fissuras ín firnas na interface entre o agregado graúdo e a pasta de cimento676 Provavelmente elas derivam de diferenças inevitáveis das propriedades mecânicas entre o agregado graúdo e a pasta de cimento hidratada aliadas à retração ou à movimentação térmica A microfis suração foi observada não somente em concretos de resistência normal mas também em concretos com relação águacimento de 025 submetidos à cura úmida que ainda não ha viam sido sujeitos a carregamento692 Segundo Slate Hover 691 a microfissuração antes do carregamento é em grande parte responsável pela baixa resistência do concreto à tração Não há uma definição universal para as dimensões das microfissuras mas foi su gerido um limite máximo de 01 mm 691 a menor dimensão que geralmente pode ser detectada a olho nu Para fins de engenharia o limite inferior pode ser considerado como a menor fissura que pode ser observada através de um microscópio ótico Com a aplicação de um carregamento crescente essas microfissuras permanecem estáveis até cerca de 30 ou mais da carga final a partir daí o comprimento a abertura e o nú mero de fissuras aumentam A tensão total sob a qual elas se desenvolvem é sensível à relação águacimento da pasta Esse é o estágio de propagação lenta das fissuras Com o aumento do carregamento até valores entre 70 e 90 da resistência final as fissuras se propagam pela argamassa pasta de cimento e agregado miúdo forman do uma ligação entre as fissuras e assim um padrão de fissuração contínua676 Esse é o estágio de propagação rápida das fissuras O nível de tensão do início desse estágio é maior em concretos de alta resistência do que em concretos normais690 O uso de radiografia com nêutrons mostrou que o aumento no comprimento acumulado das mi crofissuras é grande6116 Entretanto concretos de alta resistência possuem menor com primento acumulado de microfissuras do que concretos de resistência normat690 Capítulo 6 Resistência do concreto 315 O início do estágio de propagação rápida de fissuras corresponde ao ponto de des continuidade na deformação volumétrica mencionada na página 439 Caso a carga seja mantida a ruptura pode ocorrer com o tempo independentemente de se tratar de um concreto normal ou de um de alta resistência690 Resultados interessantes sobre a medição do comprimento de fissuras são apresen tados na Figura 629637 Pode ser visto que há um aumento muito pequeno no compri mento total entre o início do carregamento e uma tensão próxima de 085 da resistência do prisma637 Um acréscimo na tensão resulta em um incremento maior no comprimen to total das fissuras Em uma relação tensãoresistência próxima de 095 estão presentes não somente as fissuras de interface aderência mas também as fissuras na argamassa e várias delas tendem a se orientar de forma aproximadamente paralela à direção da carga aplicada Uma vez que o corpo de prova tenha atingido o ramo descendente da curva tensãodeformação a velocidade de aumento do comprimento e a abertura da fissura crescem de forma significativa A Figura 629 também mostra o desenvolvimento de fissuras sob tensão cíclica alternando entre zero e 085 da resistência do prisma Imediatamente antes da ruptura as fissuras se tornam longas e suas aberturas ficam grandes Da mesma forma a carga mantida em uma relação tensãoresistência de 085 resulta em aumento da fissuração antes da ruptura 637 A discussão anterior mostrou que a microfissuração é uma característica geral do concreto Desde que as fissuras estejam estabilizadas sua presença não é prejudicial 08 e 06 6 e está co o 04 o i 02 o 25 5 75 10 125 Comprimento observado de fissuras mm Figura 629 Relação entre o comprimentos observado de fissuras em uma área de 100 mm 2 e a relação tensãoresistência à compressão baseada em prismas637 316 Propriedades do Concreto Paradoxalmente apesar de a interface entre o agregado graúdo e a pasta de cimento hi dratada ser o local das primeiras microfissuras é a presença de agregados graúdos que previne o surgimento de uma fissura de maior abertura Essas partículas agem como controladoras das microfissuras e portanto a heterogeneidade do concreto é vanta josa As superfícies de aderência entre o agregado e a pasta formam todos os ângulos possíveis com a direção da força externa Como resultado a tensão local varia substan cialmente acima e abaixo da tensão nominal aplicada A interface agregadopasta será discutida na próxima seção Foi observada a existência de fissuras microscópicas definidas como fissuras de tectadas por microscópio eletrônico de varredura em uma ampliação mínima de 1250 vezes6111 Isso não é surpresa afinal existem descontinuidades no concreto em qualquer nível porém de pequenas dimensões Entretanto não há evidências de que as fissuras microscópicas influenciem a resistência do concreto 1 nterface agregadopasta de cimento As constatações de que a microfissuração inicia na interface entre o agregado graúdo e a argamassa circundante e que na ruptura o padrão de fissuras inclui a interface eviden ciam a importância dessa região do concreto Assim é necessário entender as propriedades e o comportamento dessa zona de interface também conhecida como zona de transição O primeiro aspecto a destacar é que a microfissuração da pasta de cimento hidra tada na região contígua às partículas de agregados graúdos é diferente daquela que ocorre na parte principal da pasta de cimento A principal razão disso é que durante a mistura as partículas de cimento seco são incapazes de se acomodar de maneira aden sada junto às partículas relativamente grandes do agregado Essa situação é similar ao efeito parede que ocorre em superfícies moldadas de concreto ver página 636 em bora em escala muito menor Portanto existe menos cimento disponível para hidratar e preencher os vazios originais Em virtude disso a zona de transição tem uma porosi dade muito maior do que a pasta de cimento hidratada distante do agregado graúdo694 ver Figura 630 A influência da porosidade na resistência já discutida neste capítulo explica a menor resistência da zona de interface A microestrutura da zona de transição pode ser descrita como feito a seguir A superfície do agregado é coberta por uma camada de CaOH2 cristalino orientado com cerca de 05 µm de espessura atrás da qual há uma camada de CSH de aproximada mente mesma espessura Esse arranjo é denominado película duplex Afastandose do agregado existe uma zona de interface principal com espessura aproximada de 50µm que contém produtos de hidratação do cimento com cristais maiores de CaOHi mas sem cimento anidro 657 A importância da distribuição citada é dupla Em primeiro lugar a hidratação completa do cimento indica que a relação águacimento na interface é mais elevada do que nas demais regiões Em segundo lugar a presença de cristais grandes de CaOH2 indica que a porosidade na região de interface é maior do que no restante Isso confirma o efeito parede mencionado anteriormente A resistência da zona de transição pode aumentar com o tempo em consequência da reação secundária entre o CaOHi presente e uma pozolana A sílica ativa muito mais fina do que as partículas de cimento é particularmente eficaz Esse tema será dis cutido no Capítulo 13 Capítulo 6 Resistência do concreto 317 35 30 25 6 20 O Ol O 2 15 10 5 1 1 1 1 1 1 1 1 o 10 20 30 40 50 60 70 80 Distância µm Figura 630 Variação na porosidade da pasta de cimento hidratada com a distância da su perfície de uma partícula de agregado baseada na referência 694 Embora a zona de transição de maior interesse seja a que há junto às partículas de agregado graúdo uma zona de características semelhantes também se forma ao redor das partículas de agregado miúdo693 Neste caso a espessura é menor mas os efeitos das superfícies originados das partículas menores interferem nos efeitos do agregado graúdo afetando assim a extensão total da zona de interface693 As características mineralógicas do agregado miúdo afetam a microestrutura da zona de transição No caso do calcário existe uma reação química deste com a pasta de cimento em consequência disso é formada uma zona de transição mais densa 695 Em relação aos agregados leves se eles possuírem uma camada externa densa a si tuação na interface será a mesma dos agregados normais689 Entretanto agregados leves com uma camada externa mais porosa que favorece a migração de íons em sua direção696 propiciam a formação de uma zona de interface mais densa e também um melhor inter travamento mecânico entre as partículas de agregado e a pasta de cimento hidratada689 O estudo da zona de transição no concreto real é difícil Em virtude disso foram realizados experimentos na interface entre uma partícula isolada de agregado e a pas ta de cimento Os resultados desses ensaios entretanto podem ser enganosos já que não incluem os efeitos da interferência das demais partículas de agregado graúdo694 ou mesmo do agregado miúdo Além do mais os produtos de laboratório com uma partícula isolada coberta por pasta de cimento não passaram pelo processo de mistura em que a ação de cisalhamento influencia a microestrutura da pasta no momento da 318 Propriedades do Concreto pega Adicionalmente no concreto real a exsudação pode causar o preenchimento dos vazios abaixo das partículas de agregado graúdo e é nesse tipo de interface que foram observados os grandes cristais de CaOH2 De forma geral a interface entre a pasta de cimento e o agregado graúdo é uma zona de concentração de tensões advindas da dife rença entre os módulos de elasticidade e os coeficientes de Poisson dos dois materiais Efeito da idade na resistência do concreto A relação entre a relação águacimento e a resistência do concreto se aplica somente a um tipo de cimento e a uma única idade considerando condições de cura úmida Por outro lado a associação entre a resistência e a relação gelespaço é de aplicação mais geral devido à quantidade de gel presente na pasta de cimento em qualquer idade ser por si mesma uma função da idade e do tipo de cimento Esta última relação portanto considera o fato de que diferentes tipos de cimento requerem tempos diferentes para produzir a mesma quantidade de gel A velocidade de aumento da resistência de diferentes cimentos foi tratada no Capí tulo 2 e as Figuras 21 e 22 mostram curvas típicas entre resistência e tempo A influên cia das condições de cura no desenvolvimento da resistência será abordada no Capítulo 7 mas nesta seção será analisado o problema prático da resistência do concreto em diferentes idades Na prática a resistência do concreto é tradicionalmente considerada aos 28 dias de idade e com frequência outras propriedades são referenciadas à resistência aos 28 dias Não existe uma razão científica para a escolha dessa idade Ela simplesmente se deve ao fato de que os cimentos mais antigos desenvolviam resistência lentamente e era neces sário basear a descrição da resistência em um estágio em que já houvesse ocorrido uma hidratação significativa A escolha específica de um múltiplo de semanas muito provavel mente foi feita de modo que os ensaios bem como o lançamento fossem realizados em um dia útil Nos cimentos Portland modernos a velocidade de hidratação é muito maior do que no passado tanto por eles serem muito mais finos quanto por possuírem um teor maior de C3S Entretanto esse não é necessariamente o caso dos cimentos compostos Podese discutir se um período menor não poderia ser adotado para a caracteriza ção da resistência mas a idade de 28 dias parece ter adquirido uma posição imutável Sendo assim a verificação da conformidade é quase sempre estabelecida em termos da resistência aos 28 dias Caso por qualquer razão a resistência aos 28 dias deva ser es timada a partir da resistência determinada em uma idade anterior como por exemplo sete dias a relação entre essas idades deve ser estabelecida experimentalmente para o concreto em questão Por esse motivo as várias expressões para a relação entre duas resistências não são mais consideradas confiáveis e não serão discutidas As consequên cias das alterações nas características de desenvolvimento da resistência que ocorreram nos anos de 1970 serão discutidas na página 350 Não somente as propriedades do cimento mas também a relação águacimento in fluenciam o ganho de resistência do concreto Misturas com baixa relação águacimen to apresentam ganho de resistência expresso como uma porcentagem da resistência em longo prazo maior do que misturas com relações águacimento maiores683 Figura 631 Isso se deve a no primeiro caso os grãos de cimento estarem mais próximos uns dos outros e um sistema contínuo de gel ser estabelecido mais rapidamente Deve ser ressaltado que em climas quentes o ganho de resistência inicial é elevado e a relação Relação água 04 cimento 100 til 80 00 N o til til 60 e til O 40 E Oll til e 20 o 1 3 7 28 Capítulo 6 Resistência do concreto 319 06 1 1 3 7 28 Idade dias 08 1 1 3 7 28 Figura 631 Ganho relativo de resistência com o tempo em concretos com diferentes rela ções água cimento produzidos com cimento Portland comum6 83 entre as resistências aos 28 dias e aos sete dias tende a ser menor do que em climas mais frios Esse fato ocorre também em concretos com agregados leves O conhecimento da relação resistênciatempo é importante quando a estrutura vai ser posta em serviço ou seja submetida ao carregamento pleno em idades maiores Nesse caso o ganho de resistência após a idade de 28 dias pode ser levado em consi deração no dimensionamento estrutural Em outras situações como por exemplo em concretos prémoldados ou protendidos ou quando é necessária a remoção precoce das fôrmas a resistência em uma idade menor deve ser conhecida Dados do desenvolvimento da resistência de concretos produzidos em 1948 com relações águacimento de 040 053 e 071 e cimentos Tipo 1 mantidos em condição úmida permanente são mostrados na Figura 6326117 Em relação à resistência em longo prazo os cimentos Portland americanos produzi dos no início do século que continham um elevado teor de C2S e uma pequena superfície específica resultaram em um aumento na resistência do concreto exposto ao ar que era proporcional ao logaritmo da idade até 50 anos A resistência aos 50 anos era geralmen te 24 vezes maior do que a resistência aos 28 dias Contudo cimentos produzidos desde 1930 com menor teor de C2S e maior superficie específica atingem seu pico de resistên cia entre 10 e 25 anos e depois apresentam certo retrocesso da resistência648 Os cimentos Portland alemães produzidos em 1941 quando utilizados em concretos expostos ao ar resultaram após 30 anos em uma resistência 23 vezes maior do que aquela aos 28 dias 320 Propriedades do Concreto 100 Relação águacimento 80 6 o OS 60 o E o OS 40 os e 20 o 1 3 7 28 90 3 5 10 20 40 Dias Anos Idade escala logarítmica Figura 632 Desenvolvimento da resistência do concreto determinada em corpos de prova cúbicos modificados de 150 mm em um período de 20 anos com armazenamento em am biente úmido6 17 O aumento relativo da resistência foi maior com elevadas relações águacimento Para fins de comparação o cimento de altoforno resultou em um aumento de 3 1 vezes649 Maturidade do concreto Os fatos de a resistência do concreto aumentar com o progresso da hidratação do ci mento e de velocidade de hidratação do cimento aumentar com a elevação da tempe ratura em conjunto resultaram na ideia da expressão da resistência como uma função da combinação tempotemperatura A influência da temperatura uniforme no desen volvimento da resistência é mostrada na Figura 633 obtida a partir de ensaios em corpos de prova moldados selados e curados nas temperaturas indicadas6 11 O efeito da temperatura no momento da pega com posterior armazenamento em qualquer outra temperatura é analisado na página 376 Como a resistência do concreto depende tanto da sua idade quanto da temperatu ra podese dizer que a resistência é uma função de L intervalo de tempo x tempera tura somatório que é denominado maturidade A temperatura é considerada a partir de um ponto definido experimentalmente entre 12 e 10 ºC Isso se deve ao fato de o concreto em temperaturas abaixo do ponto de congelamento e próximas de até 12 ºC apresentar um leve aumento na resistência com o tempo É evidente entretanto que a temperatura baixa não deve ser aplicada até o concreto ter entrado em pega e ga nho resistência suficiente para resistir aos danos decorrentes da ação do congelamento Normalmente é necessário um período de espera de 24 horas Abaixo de 12 ºC aparentemente o concreto não apresenta ganho de resistência com o tempo O ponto de partida geralmente utilizado é 10 ºC e a adequação desse valor para idades de até 28 dias6101 e temperaturas entre O e 20 ºC foi confirmada Para tempera Capítulo 6 Resistência do concreto 321 turas mais elevadas um ponto de partida mais alto pode ser adequado 6100 A ASTM C 107404 descreve um método para a determinação da temperatura de partida A maturidade é medida em ºC x horas ou em ºC x dias As Figuras 634 e 635 mostram que as resistências à compressão e à tração plotadas em relação ao logaritmo da maturidade resultam em uma linha reta650 Portanto é possível expressar a resistên cia S2 a qualquer maturidade como uma porcentagem da resistência do concreto a qual quer outra maturidade S 1 Esta última é frequentemente considerada como 19 800 ºCh 110 IOO 90 6 80 i 70 o 60 50 e 40 30 20 i 10 o 1 3 5 7 14 21 28 Idade dias Figura 633 Relação entre a resistência de concretos curados a diferentes temperaturas e a resistência aos 28 dias de concreto curado a 21 ºC relação água cimento 050 os corpos de prova foram moldados selados e curados nas temperaturas indicadas611 E o 1ll o E o u e i 70 60 50 40 30 20 u 10 o 05 jo V o 2 5 10 20 Maturidade escala logarítmica 103 ºCh 50 Figura 634 Relação entre o logaritmo da maturidade e a resistência à compressão de corpos de prova cúbicos642 322 Propriedades do Concreto sendo a maturidade do concreto curado a 18 ºC por 28 dias Essa relação de resistência expressa como uma porcentagem pode ser escrita como SS2 A Blog10 maturidade x 103 Os valores dos coeficientes A e B dependem do nível de resistência do concreto isto é da relação águacimento Os coeficientes sugeridos por Plowman642 são apresentados na Tabela 62 A partir da Figura 636 é possível ver que a linearidade da relação entre a resistên cia e o logaritmo da maturidade se aplica somente a partir de uma determinada maturi dade mínima A mesma figura mostra que a relação depende da relação águacimento e também do tipo de cimento utilizado especialmente se for composto Além disso a temperatura inicial também afeta a relação exata entre resistência e maturidade incluindo sua forma 643 Em especial os efeitos de um período de exposição º 10 100 1000 10000 Maturidade escala logarítmica ºC x dias Figura 635 Relação entre o logaritmo da maturidade e a resistência à tração por compres são diametral ensaios realizados a 2 13 e 23 ºC até os 42 dias 650 Tabela 62 Coeficientes de Plowman para a equação de maturidade6 42 Resistência após 28 dias a 18 ºC Coeficiente maturidade de 19800 ºChMPa B A ºCh 17 68 10 17 35 61 21 35 52 54 32 52 69 465 42 Capítulo 6 Resistência do concreto 323 80 Temperatura 21 de cura ºC tio Relação água o 13 cimento o 4 036 60 e o 1l 051 e a 40 o oI o e 071 t 20 o cP o 10 10 103 104 105 Maturidade escala logarítmica ºC x dias Figura 636 Relação entre a resistência à compressão do concreto com cimento Portland co mum Tipo 1 e a maturidade para os dados de Gruenwald651 tratados por Lew Reichard655 a uma temperatura mais elevada não são os mesmos quando isso ocorre imediatamente após a moldagem ou posteriormente na vida do concreto Especificamente uma tempe ratura inicial elevada resulta em uma resistência menor para determinada maturidade total do que quando o aquecimento é atrasado em pelo menos uma semana ou não é aplicado Observouse que o concreto mantido entre 60 e 80 ºC possui uma resistência em longo prazo de aproximadamente 70 da resistência do concreto armazenado a 20 ºC mas a resistência em longo prazo foi obtida mais rapidamente em temperatu ras mais elevadas6102 A influência da temperatura inicial na resistência em uma idade maior foi confirmada por Carino699 Esse aspecto é de interesse para a cura a vapor O Capítulo 8 conta com um tópico geral sobre a influência da temperatura na resistência O fato de a relação resistênciamaturidade original não ser aplicável a um grande intervalo de condições encorajou alguns pesquisadores a desenvolver funções de matu ridade melhoradas Algumas são realmente melhorias mas com o lado negativo de trazerem complicações ao desenvolvimento e ao uso das funções Outras funções modi ficadas oferecem uma previsão melhorada da resistência em certo intervalo de idades e temperaturas entretanto em outros intervalos a previsão não melhora tanto Uma das abordagens utiliza a conversão de um intervalo de cura a qualquer temperatura para 324 Propriedades do Concreto um intervalo equivalente para uma temperatura de referência normalmente 20 ºC O conceito usado é o da idade equivalente ou seja a idade à temperatura de referência na qual é obtida a mesma proporção da resistência final que poderia ser atingida a outras temperaturas 697 Apesar das críticas e do desenvolvimento dos métodos em laboratório é razoável considerar que a função original de maturidade conforme proposta por Plowman642 é uma ferramenta valiosa para uso em situações práticas As normas ASTM C 91807 e C 107404 são úteis nesse aspecto A ASTM C 91807 ressalta o importante aspecto de que não existe nenhuma relação simples entre a resistência do concreto na estrutura e a resistência de corpos de prova asso ciados Embora se pretenda que eles forneçam uma simulação bem aproximada do concre to em campo obtémse apenas um indício Tendo isso em vista a ASTM C 91807 conside ra que o uso da equação da maturidade desenvolvida a partir de ensaios à compressão de resistência de corpos de prova normalizados é um bom método para estimar a resistência potencial do concreto em qualquer idade desejada como uma determinação direta da re sistência Os corpos de prova para a resistência à compressão devem ser ensaiados na idade mínima de 24 horas e até a idade em que a estimativa da resistência for necessária em geral 28 dias A relação de maturidade é estabelecida pela plotagem da resistência versus o logaritmo da maturidade A inclinação dessa linha b possibilita estimar a resistência S2 à maturidade m2 a partir da resistência S 1 à maturidade m1 utilizando a equação S2 S1 blog m2 log m1 É claro que a relação se aplica somente ao concreto com determinada composição Caso o objetivo seja a estimativa da resistência de um concreto com um histórico conhecido de temperatura a ASTM C 107404 apresenta modos de desenvolvimento e de uso de uma função de maturidade Isso é útil para decisões acerca da remoção de fürmas ou escoramentos da aplicação de protensão em concreto protendido com arma dura póstracionada e da conclusão da proteção em tempo frio Existem medidores de maturidade comercialmente disponíveis Tratamse de me didores de temperatura inseridos no concreto que integram a temperatura do concreto em relação ao tempo e apresentam uma leitura em ºChoras O uso desses medidores retira a incerteza sobre a resistência em períodos de temperatura variável que podem ocorrer acidentalmente mesmo em fábricas de prémoldados já que eles determinam a temperatura real do concreto e podem ser alocados nas regiões do concreto que são mais sensíveis à temperatura 698 A equação de maturidade deve ser utilizada somente para concretos submetidos à cura úmida 644 Já foram feitas tentativas para considerar a umidade relativa em outras condições de armazenamento6101 mas os resultados obtidos não são válidos pois o efeito da umidade relativa depende da forma e da dimensão do elemento de concreto Relação entre as resistências à compressão e à tração A resistência à compressão do concreto é normalmente a propriedade considerada no dimensionamento estrutural mas para alguns fins a resistência à tração pode ser o objeto de interesse Exemplos disso são os projetos de pisos rodoviários e de pistas de pouso e dimensionamento ao cisalhamento e resistência à fissuração A partir das discussões sobre a natureza da resistência do concreto é de esperar que os dois tipos Capítulo 6 Resistência do concreto 325 de resistência estejam intimamente relacionados Isso realmente é verdade mas não há uma proporcionalidade direta já que a relação entre as duas resistências depende do nível geral de resistência do concreto Em outras palavras conforme a resistência à compressãofc aumenta a resistência à tração também aumenta embora a uma taxa decrescente Inúmeros fatores afetam a relação entre as duas resistências O efeito benéfico do agregado graúdo britado na resistência à tração na flexão foi discutido na página 301 mas aparentemente as propriedades do agregado miúdo também influenciam a relação fc 627 Além disso a relação é influenciada pela granulometria dos agregados 628 Isso ocorre provavelmente devido às diferentes magnitudes do efeito parede em vigas e em corpos de prova de ensaios à compressão Suas relações superficievolume são distintas de modo que diferentes quantidades de argamassa são necessárias para o adensamento pleno A idade também é um fator influente na relação entre efc após aproximadamen te um mês a resistência à tração aumenta mais lentamente do que a resistência à com pressão de modo que a relação flfc diminui com o tempo 6296103 Esse aspecto está de acordo com a tendência geral da diminuição da relação com o aumento da resistência à compressão A resistência à tração do concreto pode ser determinada por métodos de ensaio extremamente diferentes tração na flexão tração direta e tração por compressão dia metral sendo que os valores obtidos não são os mesmos conforme será discutido no Capítulo 12 Em consequência disso o valor numérico da relação entre as resistências à tração e à compressão também não é o mesmo A propósito o valor da resistência à compressão também não é único sendo influenciado pela forma do corpo de prova ver Capítulo 12 Em virtude de tudo isso ao expressar a relação entre as resistências à tração e à compressão o método de ensaio deve ser declarado claramente Um exemplo da relação entre a resistência à tração por compressão diametral e a resistência à com pressão em corpos de prova cilíndricos obtido por Oluokun6 106 a partir de uma grande quantidade de ensaios realizados por diferentes pesquisadores é apresentado na Figura 637 Caso o valor desejado seja a tração na flexão deve ser aplicado um coeficiente que relacione essa resistência com a resistência à tração por compressão diametrat6104 A resistência à tração do concreto é mais sensível à cura inadequada do que a re sistência à compressão630 devido possivelmente aos efeitos da retração não uniforme nos prismas ensaiados à flexão serem bastante sérios Dessa forma concretos curados em ar possuem menor relação ffc do que concretos curados em água e ensaiados em condição úmida A incorporação de ar influencia a relação flfc porque a presença de ar causa uma maior diminuição na resistência à compressão do que na resistência à tração especialmente nos casos de misturas ricas e de alta resistência630 A influência do aden samento imperfeito é similar à do ar incorporado631 O concreto leve obedece de forma geral ao padrão da relação entre f e fc do con creto normal Em resistências muito baixas 2 MPa por exemplo a relação flfc pode alcançar o valor de 03 mas em resistências mais elevadas o valor é igual ao de concre tos normais A secagem entretanto reduz a relação em aproximadamente 20 de modo que no projeto estrutural do concreto leve é utilizado um valor reduzido da relação f fc Foram propostas diversas fórmulas empíricas relacionando f e fc sendo que a maioria é do tipo f kfc 326 Propriedades do Concreto 6 o 20 40 60 80 Resistência à compressão MPa Figura 637 Relação entre a resistência à tração por compressão diametral e a resistência à compressão determinada em corpos de prova cilíndricos normalizados obtida a partir de experimentos de diversos pesquisadores compilados por Oluokun 6106 onde k e n são coeficientes e foram sugeridos valores entre 12 e 34 para n O primeiro valor é utilizado pelo American Concrete Institute ACI mas Gardner Poon612º ob servaram um valor mais próximo do segundo em ambos os casos foram usados corpos de prova cilíndricos Provavelmente o melhor ajuste seja dado pela expressão J 03fc23 onde J é a resistência à tração por compressão diametral e fc é a resistência à compres são de corpos de prova cilíndricos ambas em MPa A expressão anterior foi proposta por Raphael6110 e uma modificação sugerida por Oluokun6106 é 02fcº7 onde as resistências estão em MPa Uma expressão adotada pela British Code of Practice BS 8007 1987 substituída pela BS EN 199232006 Eurocode 2 é similar a saber J O 12fcº7 devendo ser lembrado que a resistência à compressão é determinada em corpos de pro va cúbicos em MPa e que representa a resistência à tração direta As diferenças entre as diversas expressões não são grandes Entretanto o que é im portante é que o expoente utilizado no ACI Building Code 318026118 é muito pequeno Capítulo 6 Resistência do concreto 327 de modo que a resistência à tração por compressão diametral é superestimada nas resis tências à compressão baixas e subestimada nas resistências à compressão elevadas6105 Aderência entre o concreto e a armadura Como o concreto estrutural é na grande maioria dos casos utilizado com armadura a re sistência da aderência entre os dois materiais é de importância considerável em relação ao comportamento estrutural incluindo a fissuração devida à retração e os efeitos térmicos iniciais A aderência se origina principalmente do atrito e da aderência entre o concreto e o aço bem como do intertravamento mecânico no caso de barras nervuradas A aderência também pode ser afetada positivamente pela retração do concreto relativa ao aço Em uma estrutura a resistência de aderência envolve não somente propriedades do concreto mas também outros fatores Entre eles estão a geometria da armadura e a da estrutura como por exemplo a espessura do cobrimento da armadura A condição da superficie da barra também é um fator influente A presença de produtos de corrosão na superficie desde que sejam bem aderentes às barras melhora a aderência de barras lisas e não prejudica a aderência de barras nervuradas 6108 A galvanização e o revestimento com epóxi afetam negativamente a aderência Essas considerações colocam o assunto da aderência bastante fora do escopo deste livro exceto no que se refere às propriedades do concreto que influenciam a resistência da aderência o que a propósito não é de fácil determinação A propriedade crítica é a resistência à tração do concreto Por essa razão as equa ções de projeto para a resistência de aderência geralmente são expressas como propor cionais à raiz quadrada da resistência à compressão Conforme mencionado anterior mente a resistência à tração do concreto é proporcional a uma potência um pouco maior da resistência à compressão 07 por exemplo Em virtude disso as expressões utilizadas em várias normas não são uma representação correta da dependência indire ta que a resistência de aderência tem em relação à resistência à compressão do concreto Apesar disso a resistência de aderência de barras nervuradas apresenta crescimento com o aumento da resistência à compressão embora a uma taxa decrescente para resis tências de concretos de até aproximadamente 95 MPa61076109 O aumento da temperatura reduz a resistência de aderência do concreto Entre 200 e 300 ºC pode ocorrer uma perda de metade da resistência obtida em temperatura ambiente Referências 61 K K Schiller Porosity and strength of brittle solids with particular reference to gyp sum Mechanical Properties of Nonmetallic Brittle Materiais pp 3545 London But terworth 1958 62 National Sand and Gravei Association 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Microcracking of plain concrete and the shape of the stressstrain curve J Amer Concr Inst 60 pp 20924 Feb 1963 677 B Mather What do we need to know about the response of plain concrete and its matrix to combined loadings Proe Jst Conf on the Behavior of Struetural Conerete Subjeeted to Combined Loadings pp 79 West Virginia Univ 1969 678 H Kupfer H K Hilsdorf and H RYsch Behaviour of concrete under biaxial stresses J Amer Concr Inst 66 pp 65666 Aug 1969 679 B Bresler and K S Pister Strength of concrete under combined stresses J Amer Concr Inst 55 pp 32145 Sept 1958 680 S Popovics Analysis of the concrete strength versus watercement ratio relationship ACI Materiais Journal 57 No 5 pp 51729 1990 681 N McN Alford G W Groves and D D Double Physical properties of high strength cement paste Cement and Conerete Researeh 12 No 3 pp 34958 1982 682 Z P Ba2ant F C Bishop and TaPeng Chang Confined compression tests of cement paste and concrete up to 300 ksi ACI Journal 83 No 4 pp 55360 1986 683 A 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fatores que influenciam a resistên cia do concreto Neste alguns aspectos adicionais da resistência serão discutidos como a fadiga e o impacto Também será feita uma breve descrição das propriedades elétricas e acústicas do concreto Cura do concreto Para obter um bom concreto o lançamento de uma mistura adequada deve ser seguido pela cura em um ambiente apropriado durante os estágios iniciais de endurecimento Cura é a denominação dada aos procedimentos adotados para promover a hidratação do cimento e consiste no controle da temperatura e da entrada e saída de água do con creto Os aspectos relacionados à temperatura serão tratados no Capítulo 8 De forma mais específica o objetivo da cura é manter o concreto saturado ou o mais próximo possível disso até que os espaços originalmente preenchidos com água na pasta de cimento fresca tenham sido preenchidos pela quantidade requerida de pro dutos de hidratação do cimento No caso de concreto nas obras a cura quase sempre é interrompida bem antes de a máxima hidratação ter ocorrido Foi mostrado por Powers736 que a hidratação é bastante reduzida quando a umidade relativa no interior dos poros capilares cai a valores inferiores a 80 fato confirmado por Patel et ai 73 A hidratação em velocidade máxima somente pode ocorrer sob certas condições de saturação A Figura 71 mostra o grau de hidratação do cimento após seis meses de armazenamento em diferentes umidades relativas e fica claro que abaixo de uma pressão de vapor equivalente a 80 da pressão de sa turação o grau de hidratação é baixo sendo desprezível abaixo de 30 da pressão de saturação 736 Concluise então que para a continuidade da hidratação a umidade relativa no interior do concreto deve ser mantida no mínimo em 80 Caso a umidade relativa do ar ambiente seja no mínimo esse valor haverá pouca movimentação de água entre o concreto e o ar ambiente e não será necessário nenhum procedimento de cura para ga rantir a continuidade da hidratação A rigor a afirmação anterior somente é válida caso não ocorra a intervenção de nenhum outro fator ou seja não exista vento não exista diferença de temperatura entre o concreto e o ar nem exposição do concreto à radiação solar Portanto na prática a cura apenas não será necessária em condições de clima muito úmido com temperatura estável É importante destacar que em muitas partes do Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 335 040 036 032 õil 028 o ê 024 u o o g 020 ci o li 016 r 012 008 004 o Água total 1 1 1 Agua não evaporável j 02 04 06 08 10 Pressão relativa de vapor Figura 71 Água fixada pelo cimento seco exposto durante seis meses a diferentes pressões de vapor 736 mundo a umidade relativa cai a valores inferiores a 80 durante o dia de modo que a crença na cura natural somente devido ao clima ser úmido é infundada Indícios da influência da evaporação a partir da superfície do concreto da tempe ratura e da umidade relativa do ar circundante e da velocidade do vento são fornecidos nas Figuras 72 73 e 74 com base nos resultados de Lerch 137 A diferença entre as temperaturas do concreto e do ar também influencia a perda de água conforme mostra a Figura 75 Dessa forma o concreto saturado durante o dia perderia água durante a noite e esse também seria o caso do concreto lançado em tempo frio mesmo em ar saturado Os exemplos citados são apenas típicos já que a perda real de água depende da relação superfícievolume do corpo de prova738 A prevenção da perda de água do concreto é relevante não somente devido ao efeito adverso da perda de água no desenvolvimento da resistência mas também por que essa perda resulta em retração plástica aumento da permeabilidade e redução da resistência à abrasão 336 Propriedades do Concreto 2 E Ob 06 e li O O 04 O 02 Umidade relativa do ar Figura 72 Influência da umidade relativa do ar na perda de água do concreto nas primeiras ida des após o lançamento temperatura do ar igual a 21 ºC e velocidade do vento igual a 45 m s 10 2 08 E Ob e 06 li O 04 O 2 02 o 10 20 30 40 Temperatura do ar e do concreto ºC Figura 73 Influência da temperatura do ar e do concreto na perda de água do concreto nas primeiras idades após o lançamento umidade relativa do ar igual a 70 e velocidade do vento igual a 45 m s A partir da discussão anterior poderia ser deduzido que para a continuidade da hidratação do cimento é suficiente evitar a perda de água do concreto Isso é válido somente se a relação águacimento do concreto for suficientemente elevada para que a quantidade de água da mistura seja adequada para a continuidade da hidratação Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 337 10 08 a Õl 06 l Olj 04 O E Vo 02 V I o 2 4 6 8 10 12 Velocidade do vento ms Figura 74 Influência da velocidade do vento na perda de água do concreto nas primeiras idades após o lançamento umidade relativa do ar igual a 70 e temperatura igual a 21 ºC 12 10 08 a Õl l 06 Olj O 04 E V JY 02 20 25 30 Temperatura do concreto ºC Figura 75 Influência da temperatura do concreto à temperatura do ar igual a 45 ºC na perda de água do concreto nas primeiras idades após o lançamento umidade relativa do ar igual a 100 e velocidade do vento igual a 45 ms 338 Propriedades do Concreto Foi mostrado no Capítulo 1 que a hidratação do cimento ocorre somente nos poros capilares preenchidos com água razão pela qual a perda de água por evaporação dos capilares deve ser evitada Além disso a água perdida internamente por autodessecação devido às reações químicas de hidratação do cimento precisa ser reposta pela água do exterior ou seja o ingresso de água no concreto deve ser possível Deve ser lembrado que a hidratação de um corpo de prova selado pode ocorrer apenas se a quantidade de água presente na pasta for pelo menos o dobro da água já combinada Portanto a autodessecação é importante para misturas com relação água cimento inferior a 050 Para relações águacimento maiores a velocidade de hidratação de um corpo de prova selado é igual à de um corpo de prova saturado 735 Entretanto não deve ser esquecido que somente metade da água presente na pasta de cimento pode ser utilizada para a reação química Isso é válido mesmo se o total de água presente for menor do que a água necessária para a combinação quimica 736 Tendo em vista o exposto podem ser identificadas necessidades de cura em situa ções em que por um lado somente deve ser prevenida a perda de água do concreto e por outro situações em que o ingresso de água externa é necessário para a continuação da hidratação A relação águacimento igual a aproximadamente 050 é a linha divisória Como muitos concretos são produzidos atualmente com uma relação águacimento infe rior a 050 é aconselhável a promoção da hidratação pelo ingresso de água no concreto Ainda deve ser citado que o concreto afastado da superficie ou seja no interior do elemento dificilmente está sujeito à movimentação de umidade que afeta somente a região mais externa normalmente 30 mm de profundidade mas às vezes até 50 mm Em elementos de concreto armado essa profundidade representa todo ou quase todo o cobrimento da armadura Desse modo o concreto no interior de um elemento estrutural geralmente não é influenciado pela cura de forma que a realização de cura tem pouca importância em relação à resistência estrutural exceto nos casos de elementos muito delgados Por ou tro lado as propriedades do concreto na região mais externa são bastante afetadas pela cura É o concreto dessa região que está sujeito às intempéries à carbonatação e à abrasão e a permeabilidade do concreto nessa região tem importância fundamental na proteção das armaduras contra a corrosão ver Capítulo 11 Uma indicação da profundidade da região externa afetada pela cura pode ser obti da a partir dos ensaios realizados por Parrott12 em concretos com relação águacimento igual a 059 mantidos a 20 ºC com umidade relativa do ar de 60 Foram constatados os seguintes períodos de tempo para que a umidade relativa no interior do concreto chegasse a 90 em uma determinada profundidade 12 dias para 75 mm 45 dias para 155 mm e 172 dias para 335 mm Com relações águacimento menores comuns nos concretos atuais esses períodos podem ser maiores Observouse que a redução da umidade relativa do ambiente de 100 para 94 au menta significativamente a capacidade de absorção de água do concreto um indício da extensão do sistema contínuo de grandes poros no concreto15 A cura a uma umidade relativa externa inferior a cerca de 80 resultou em um grande aumento do volume de poros maiores do que 37 nm que são relevantes para a durabilidade do concreto13 A partir da discussão anterior é possível concluir que os efeitos da cura na região externa do concreto deveriam ser estudados Entretanto eles são normalmente expres sos em termos da influência da cura em relação à resistência ou seja da comparação entre a resistência de corpos de prova armazenados em água ou em vapor e a resis Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 339 tência de corpos de prova armazenados em algumas outras condições por diferentes períodos Isso é tomado como uma demonstração da eficácia da cura e de seu efeito benéfico Um exemplo é apresentado na Figura 76 obtida para concretos com relação águacimento de 050 A perda de resistência devido à cura inadequada é mais pronun ciada em corpos de prova menores mas é menor em concretos com agregados leves755 As resistências à compressão e à tração são afetadas de maneira similar sendo que nos dois casos misturas com maior consumo de cimento são ligeiramente mais sensíveis756 A perda de resistência aos 28 dias parece estar diretamente relacionada à perda de água ocorrida nos primeiros três dias e a temperatura 20 ou 40 ºC não exerce influência ver Figura 7 7 7 7 O efeito da cura inadequada na resistência é maior em concretos com relações águacimento maiores e também em concretos com menor velocidade de desenvol vimento de resistência 7 29 Assim a resistência de concretos produzidos com cimento Portland comum Tipo I é mais influenciada pela cura inadequada Da mesma forma concretos contendo cinza volante ou escória granulada de altoforno são mais afetados do que os produzidos somente com cimento Portland comum Deve ser enfatizado que para um desenvolvimento adequado da resistência não é necessária a hidratação de todo cimento na realidade apenas em raras oportunidades isso é obtido em situações práticas Como mostrado no Capítulo 6 a qualidade do con creto depende principalmente da relação gelespaço da pasta Entretanto se os espaços preenchidos com água no concreto fresco forem maiores do que o volume que pode ser preenchido pelos produtos de hidratação quanto maior for a hidratação maior será a resistência e menor será a permeabilidade Métodos de cura Há dois tipos principais de procedimentos de cura cujos princípios serão analisados nesta seção reconhecendose que os procedimentos realmente utilizados variam bastante con forme as condições da obra e a dimensão a forma e a posição do elemento de concreto 45 40 6 35 o 30 25 o u 20 15 10 5 Ao ar após 28 dias Continuamente úmido l J 037 14 28 14 dias 7 dias 3 dias Continuamente expostoªº ar 90 Idade dias 180 Figura 7 6 Influência da cura úmida na resistência do concreto com relação água cimento igual a 050 711 340 Propriedades do Concreto o Armazenamento a 20 ºC o o Armazenamento a 40 ºC o 1 o 2 4 5 6 Massa de água perdida Figura 7 7 Relação entre a resistência à compressão do concreto aos 28 dias e a perda de água em relação à massa de concreto durante os três primeiros dias baseada na ref 77 Esses métodos podem ser descritos de forma geral como cura úmida e cura por membrana respectivamente O primeiro método consiste em disponibilizar água que possa ser absorvida pelo concreto Esse procedimento exige que a superfície do concreto esteja permanentemente em contato com a água por um período de tempo especificado iniciando assim que a superfície do concreto não esteja mais sujeita a danos Essa condição pode ser obtida por aspersão contínua por represamento ou pela cobertura do concreto com areia ou serra gem úmida devendo ser tomada precaução para que não surjam manchas Tecidos de aniagem umedecidos periodicamente ou produtos absorventes também podem ser utiliza dos por meio de sua colocação sobre as superfícies de concreto Em superfícies inclina das ou verticais pode ser feita a molhagem com mangueiras O abastecimento contínuo de água é naturalmente mais eficiente do que a molhagem intermitente na Figura 78 é mostrada uma comparação entre o desenvolvimento de resistência de corpos de prova ci líndricos cujas bases foram imersas durante as primeiras 24 horas e o de corpos de prova com tecido de juta umedecido 7 77 A diferença é perceptível somente para relações água cimento inferiores a cerca de 040 em que a autodessecação resulta em uma falta de água no concreto É possível concluir que para baixas relações águacimento a cura úmida é altamente recomendável A duração da cura é tratada na BS EN 136702009 A qualidade da água utilizada para a cura deve ser preferencialmente a mesma da água de amassamento ver página 191 A água do mar pode resultar em corrosão das armaduras A presença de ferro ou de matéria orgânica por sua vez pode causar manchamentos em especial se a água escoar lentamente sobre o concreto e evaporar rapidamente Em alguns casos a mudança de cor não é importante N de RT Existem produtos industrializados com a função de diminuir a perda de água pela superfície do concreto em geral comercializados no Brasil sob a denominação mantas de cura Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 341 70 Idade no ensaio 60 X l 50 28 6 dias º 028 032 036 040 044 Relação águacimento Figura 7 8 Influência das condições de cura na resistência dos corpos de prova cilíndricos77 A ocorrência ou não de manchamento não pode ser determinada por análise quí mica deve ser verificada por um ensaio de desempenho O US Army Corps of En gineers740 recomenda um ensaio preliminar em que 300 mi da água a ser utilizada pela cura são evaporados a partir de uma cavidade de 100 mm de diâmetro executada na superfície de um corpo de prova de pasta pura de cimento branco ou de gesso Caso a coloração resultante não seja considerada prejudicial deve ser realizado outro ensaio Neste 150 litros de água são escoados por uma viga de concreto de 150 x 150 x 750 mm com a superfície superior em forma de canaleta posicionada em um ângulo entre 15 e 20º em relação à horizontal A velocidade do fluxo é de 4 litros em três a quatro horas A evaporação é acelerada por circulação forçada de ar e aquecimento por lâmpadas elétricas o que causa a deposição dos resíduos Esse ensaio também é avaliado somente por observação e caso necessário deve ser realizado um ensaio em condições de cam po a cura de uma laje de 2 m2 É essencial que a água de cura esteja livre de substâncias que possam atacar o con creto endurecido assunto que será discutido nos Capítulos 1 O e 11 N de RT A NBR 149312004 recomenda que a água utilizada para cura seja potável ou satisfaça as exigências da NBR 12654 1992 versão corrigida 2000 cancelada em 19022015 e substituída pela NBR 126552015 versão corrigida 2015 Esta última cita que a água destinada ao preparo do concre to deve atender à NBR 159001 2009 que estabelece os requisitos para água de amassamento Não é feita uma exigência específica para a água destinada à cura apenas para a água de amassamento 342 Propriedades do Concreto A temperatura da água não deve ser muito mais baixa do que a do concreto a fim de evitar choque térmico ou grandes gradientes de temperatura O ACI 30892 reco menda uma diferença máxima de 11 ºC 79 O segundo método de cura consiste na prevenção de perda de água da superficie do concreto sem a possibilidade de ingresso de água do meio externo Ele pode ser de nominado método da barreira de água As técnicas utilizadas incluem a cobertura da superficie do concreto com lâminas de polietileno sobrepostas ou com papel reforçado As lâminas podem ser de cor escura preferíveis em climas frios ou branca que têm a vantagem da reflexão da radiação solar em climas quentes Também existem papéis com superficie branca A cobertura com lâminas pode causar descoloração ou manchamen tos devido à condensação não uniforme da água abaixo das lâminas Outra técnica consiste na aplicação por aspersão de agentes de cura que formam uma película Os agentes mais comuns são resinas sintéticas de hidrocarbonetos com solventes bastante voláteis incluindo em algumas situações corantes não permanentes cujo objetivo é indicar as regiões em que não foi feita uma aplicação adequada Tam bém é bastante eficaz incluir um pigmento branco ou de alumínio para reduzir o ganho de calor devido à exposição ao sol Existem ainda outras resinas como acrílica vinil ou estirenobutadieno e borracha clorada Além disso podem ser utilizadas emulsões à base de cera mas elas ocasionam superficies escorregadias e de dificil remoção enquan to as resinas de hidrocarbonetos possuem baixa aderência ao concreto e são degradadas pela luz ultravioleta características que são desejáveis A especificação para agentes formadores de película de cura é dada pela ASTM C 30907 A ASTM C 17107 fornece a especificação para os materiais laminados Uma questão frequente é qual método ou técnica de cura deve ser utilizado Para concretos com relação águacimento menor do que cerca de 050 e certamente para aqueles com relação menor do que 040 deve ser utilizada a cura úmida mas somente se for possível a aplicação integral e contínua Caso não seja possível garantir essas con dições a membrana de cura é preferível entretanto esta também deve ser bem executada É evidente que a membrana deve ser contínua e sem danos O momento de aspersão também é crítico a cura por aspersão deve ser aplicada após a exsudação deixar de trazer água para a superficie do concreto mas antes da secagem O tempo ótimo é o momento em que a água livre da superficie do concreto tiver desaparecido de forma que o espelhamento causado pela água não seja mais visível Entretanto caso a exsudação não cesse amem brana de cura não deve ser aplicada mesmo que a superficie do concreto pareça seca em consequência de uma elevada taxa de evaporação Para esse objetivo a taxa de evaporação de 1 kgm2 por hora pode ser considerada elevada A velocidade de evaporação pode ser determinada por meio das Figuras 72 a 75 baseadas em resultados obtidos por Lerch137 Como alternativa pode ser utilizado o gráfico da ACI 308R86 baseado na mesma fonte Quando uma taxa de evaporação elevada remove a água mais rapidamente do que ela é trazida pela exsudação Mather76 recomenda a molhagem do concreto e o retardo na aplicação do agente de cura até o término da exsudação Alguns concretos como por exemplo os que contêm sílica ativa não apresen tam exsudação situação em que a membrana de cura pode ser aplicada imediatamen te Caso o agente de cura seja aplicado em uma superficie já seca ele irá penetrar no concreto e impedir a continuidade da hidratação da região externa Além disso uma membrana contínua não será formada 16 Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 343 Em obras com fôrmas deslizantes em que a fôrma é retirada após algumas horas a aplicação imediata da cura é importante caso existam requisitos de durabilidade ou aspectos relacionados à resistência no caso de elementos delgados Por outro lado a manutenção das fôrmas convencionais é um meio de prevenir a perda de água em super ficies verticais sendo possível a molhagem após sua remoção Ensaios em agentes de cura A eficiência dos agentes de cura em função da quantidade de água perdida pela superfi cie de uma argamassa padrão pode ser determinada por ensaios A norma britânica BS 75421992 utiliza uma argamassa 13 com relação águacimento igual a 044 exposição a 38 ºC e umidade relativa de 35 por 72 horas A redução percentual da perda de água em comparação a um corpo de prova sem a membrana é considerada representativa da eficiência da cura O método de ensaio da ASTM C 15609a é similar mas o desem penho do agente é expresso como a perda de água por unidade de área entretanto a reprodutibilidade desse ensaio é tida como baixa74 Nem o ensaio britânico nem o americano avaliam a qualidade do concreto curado na região superficial que é o objeto de interesse na prática Entretanto essa determina ção não é fácil Outros métodos propostos são de dificil execução para fins práticos ou interferem no concreto em análise Nos ensaios a superficie da argamassa é nivelada e acabada com uma desempena deira Na prática a superficie do concreto pode ser escovada de forma grosseira acaba mento vassourado ou ranhurada como no caso de pavimentos rodoviários fato que afeta a quantidade necessária de agente de cura Além disso nessas condições é dificil a obtenção de uma membrana uniforme e contínua o que pode impedir que um bom resultado de retenção de água nos ensaios seja atingido na prática Duração da cura O período de cura necessário na prática não pode ser prescrito de modo simples os fatores relevantes incluem a severidade das condições de secagem e os requisitos de durabilidade esperados Como exemplo os períodos mínimos de cura para condições externas incluindo gelo e degelo mas sem a utilização de agentes descongelantes e para exposição a agentes químicos agressivos são fornecidos na Tabela 71 adaptada Tabela 71 Duração mínima de cura em dias conforme recomendações da BS EN 20612007 Velocidade de desenvolvimento de resistência do concreto Rápida Média Lenta Temperatura do concreto ºC 5 10 15 5 10 15 5 10 15 Condições ambientais durante a cura Sem sol UR 80 2 2 1 3 3 2 3 3 2 Sol ou vento médio ou UR 50 4 3 2 6 4 3 8 5 4 Sol ou vento forte ou UR 50 4 3 2 8 6 5 10 8 5 UR umidade relativa Baixa relação águacimento e cimento de alta resistência inicial 344 Propriedades do Concreto da BS EN 2061 2007 Caso o concreto venha a ser exposto à abrasão é aconselhável o dobro do tempo Os períodos mínimos de cura são dados pela BS 811011997 As exigências para a retirada das fôrmas são determinadas pela resistência do con creto que pode ser estimada pela sua maturidade ver página 320 por ensaios de resis tência à compressão em corpos de prova irmãos ver página 606 ou ainda por ensaios não destrutivos Harrison78 apresenta orientações sobre o assunto Foi citado anteriormente que a cura deve ser iniciada o mais cedo possível e que ela deve ser contínua Ocasionalmente é aplicada uma cura intermitente e é válido analisar seu efeito No caso de concretos com baixa relação águacimento a cura contínua nas primeiras idades é vital já que a hidratação parcial torna os capilares descontínuos Na continuação da cura a água não é capaz de penetrar no concreto o que interrompe a hidratação Entretanto concretos com elevada relação águacimento sempre possuem um grande volume de capilares de forma que a cura pode ser retomada de maneira efetiva a qualquer momento mas quanto mais cedo melhor Na discussão anterior foi reforçada a importância da cura adequada a cura é sempre especificada mas raramente é executada de maneira apropriada A cura ina dequada é responsável por grande parte dos problemas de durabilidade do concreto especialmente em concreto armado Por essa razão a importância da cura não pode ser subestimada Colmatação autógena Fissuras de pequenas aberturas existentes em um elemento rompido de concreto caso sejam mantidas fechadas e sem movimentação tangencial colmatarão completamente sob condições úmidas Esse fenômeno é conhecido como colmatação autógena e deve se principalmente à hidratação do cimento ainda não hidratado que entra em contato com a água ingressante pelas fissuras A colmatação também é facilitada pela formação caso ocorra carbonatação de carbonato de cálcio insolúvel derivado do hidróxido de cálcio do cimento hidratado Ainda podem ocorrer alguns bloqueios mecânicos das fissuras se existir material fino em suspensão na água A abertura máxima de fissuras que podem sofrer colmatação autógena é estimada entre O 1 e 02 mm e as condições necessárias de umidade incluem molhagem periódica e frequente bem como imersão128 mas não fluxo de água em alta velocidade ou água em alta pressão que não são propícios à redução da movimentação de água através da fissura A aplicação de pressão através da fissura contribui para a colmatação Em concretos novos fissuras com abertura de O 1 mm podem colmatar após alguns dias mas fissuras com abertura de 02 mm demoram várias semanas para colmatar 128 Em geral quanto mais novo for o concreto ou seja quanto mais cimento não hidratado ele contiver maior será a resistência recuperada embora a colmatação sem diminuição de resistência tenha sido registrada em idades de até três anos Também se observou131 N de RT A NBR 156962009 e a NBR 149312004 estabelecem que para a retirada das fôr mas e dos escoramentos devem ser obedecidos os valores mínimos de resistência à compressão e de módulo de elasticidade Em relação à duração da cura a NBR 149312004 cita que para elementos estruturais de superfície a cura deve durar até ser atingida a resistência característica à compressão mínima de 15 MPa não havendo uma especificação em função de período de tempo Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 345 que mesmo quando colmatadas as fissuras apresentam uma região de fragilidade onde novas fissuras podem surgir sob futuras condições adversas Maneiras de incrementar a colmatação autógena por meio da incorporação de bacté rias apropriadas à mistura têm sido estudadas em ensaios laboratoriais ver página 280 Variabilidade da resistência do cimento Até o momento a resistência do cimento não foi considerada como uma variável da resistência do concreto Essa afirmação não está relacionada às diferenças ligadas à re sistência dos cimentos de diferentes tipos mas à variação entre cimentos de mesmo tipo nominal Eles apresentam grande variação e esse será o tema desta seção As exigências de resistência do cimento foram analisadas no Capítulo 2 Tradicio nalmente somente a resistência mínima em determinadas idades tem sido prescrita de modo que não deveria haver objeção a um cimento com resistência muito maior Os fabricantes de cimento tiram proveito desse argumento e são indiferentes aos usuários que desejam obter vantagens econômicas da resistência real mais elevada e àqueles que reclamam quando a margem de resistência acima do valor mínimo especificado é signi ficativamente reduzida Uma consequência da falta de um limite superior para a resistência é a superposi ção das resistências dos cimentos Tipo I e Tipo III Já foram relatados casos de cimen tos Tipo I com resistência duas vezes maior do que o valor mínimo especificado 741 A falta da especificação de resistência máxima persiste na maioria das normas Entretanto a europeia BS EN 19712000 a britânica BS 121996 e as alemãs pioneiras nesse tema prescrevem uma resistência máxima de até 20 MPa acima do valor mínimo para a maioria das classes de cimento Essa faixa de resistências para uma determinada classe de cimento é elevada embora talvez seja justificada por razões econômicas para a produção em massa de um produto com grande variedade de uso A variação da resistência do cimento decorre em grande parte da falta de unifor midade das matériasprimas utilizadas em sua produção não somente entre diferentes fontes mas também dentro da mesma jazida Além disso diferenças em detalhes do processo de produção e acima de tudo a variação no teor de cinza do carvão usado como combustível do forno contribuem para a variação das propriedades dos cimentos comerciais Isso não quer dizer que a fabricação moderna do cimento não seja um pro cesso altamente sofisticado Walker Bloem742 produziram o primeiro estudo sobre a variação da resistência do cimento que contribuiu para o desenvolvimento de um método de ensaio para a verificação da uniformidade da resistência do cimento de uma única origem o método da ASTM C 91705 Esse método utiliza o ensaio de resistência de corpos de prova cú bicos de argamassa da ASTM C 10908 e se baseia na média móvel de cinco amostras individuais discretas A Figura 79 apresenta um exemplo da variabilidade de uma fábrica em um período de três anos Pode ser observado que ocorreu uma diminuição da variabilidade entre 1982 e 1984 O desvio padrão da resistência aos sete dias ao fim desse período foi de 14 MPa Ensaios realizados114 em 87 fábricas de cimento nos Esta dos Unidos em 1991 mostraram que 81 delas possuíam um desvio padrão da resis 1 Os termos estatísticos estão definidos na página 642 346 Propriedades do Concreto 6 o E o l e 40 35 3 0 l9 82l9 83l98 4 Ano Figura 7 9 Representação das médias móveis da resistência aos 28 dias de cinco ensaios em corpos de prova cúbicos de argamassa moldados segundo a ASTM C 109 com a utilização de cimento de uma única fábrica entre os anos de 1982 e 1984 baseado na ref 713 tência aos sete dias inferior a 210 MPa e que aos 28 dias somente 43 das fábricas possuíam um desvio padrão menor do que esse valor O aumento do desvio padrão com a idade é típico de cimentos americanos 7 12 mas não necessariamente de cimentos pro duzidos em outros locais A grande faixa de resistências do cimento de uma única fábrica na Figura 79 deve ser destacada a variação de 7 MPa na resistência aos 28 dias em um período de poucos meses não é incomum Claramente a utilização de um cimento com uma variabilidade menor e conhecida pode resultar em uma vantagem econômica a partir da confiança no valor mínimo de resistência Entretanto permanece o problema da precisão relati vamente baixa do ensaio em argamassa da ASTM C 10908 usado para determinar a resistência do cimento Apesar disso grandes consumidores de cimento podem influen ciar sua variabilidade por meio da exigência dos ensaios conforme a ASTM C91705 e acordando limites adequados É importante que o uso de amostras individuais e de médias móveis fique claro Valores de amostras individuais podem não ser representativos e podem ser excessiva mente influenciados por erros de ensaio Por outro lado amostras compostas que são obtidas pela combinação de subamostras da produção durante 24 horas resultam em valores que amenizam bastante os resultados Qual é o aspecto relevante da resistência do cimento para a resistência do concreto produzido com esse cimento O lógico é esperar uma influência direta 7 78 ver Figura N de RT As normas brasileiras citadas no Capítulo 2 estabelecem um limite superior de 490 MPa para a resistência aos 28 dias dos cimentos Portland comum CP 1 Portland composto CP II Portland de altoforno CP Ili Portland pozolânico CP IV e Portland branco estrutural todos de classe 32 ou seja com resistência especificada de 32 MPa aos 28 dias Para os cimentos que também possuem classe 40 CP 1 CP II e CP Ili não há limite superior para a resistência Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 347 Figura 7 1 O Média móvel da resistência de corpos de prova cúbicos de argamassa moldados segundo a ASTM C 109 e resistência média de corpos de prova cilíndricos de concreto ambas aos 28 dias no período de março a julho de 1980 baseada na ref 778 As ordenadas para a argamassa e para o concreto não são as mesmas As duas curvas foram aproximadas 710 ainda que vários outros fatores também influenciem a resistência do concreto Essa relação entre as resistências do cimento e do concreto pode parecer óbvia mas no passado era afirmado7 32 que não havia correlação entre elas conforme demonstrado pelos ensaios utilizados pelos fabricantes de cimento Esse tipo de argumento falha no ponto crucial a amostra composta do cimento obtida em um período de 24 horas representa as propriedades médias das milhares de toneladas de cimento produzidas nesse período Inevitavelmente existem variações dentro dessa massa de cimento e somente uma parte muito pequena dela é usada para a produção de uma determinada betonada de concreto Ao mesmo tempo a produção do concreto também introduz variabilidade Como um adendo é válido comentar sobre a utilização dos relatórios de ensaio fornecidos pelos fabricantes em trabalhos de pesquisa Com frequência as propriedades do cimento como por exemplo a composição químicas apresentadas em um relatório de ensaio são usadas pelo pesquisador como um parâmetro de ensaio Caso o relatório refirase à média da produção de 24 horas as propriedades citadas podem não ser ne cessariamente aplicáveis ao verdadeiro cimento usado na pesquisa Se essas proprieda des forem consideradas podem ser obtidos valores espúrios na propriedade em análise ou o trabalho experimental pode falhar em mostrar uma correlação real e sem falha por parte do pesquisador 733 Deve ficar claro que é possível que o uso de aditivos influencie a relação entre as resistências do cimento e do concreto a influência exata dos aditivos depende das pro priedades do cimento utilizado enquanto os ensaios de resistência do cimento usam de uma argamassa sem aditivos Com a implementação das especificações do cimento baseadas no desempenho é importante ter um melhor entendimento sobre as reais características da resistência do cimento que podem influenciar a resistência do concreto produzido com esse cimento A situação se torna mais complicada quando o cimento vem de diferentes fontes A variação da resistência do cimento proveniente de diferentes fábricas é obvia mente muito maior do que quando o fornecedor é uma única fábrica A Tabela 72 mostra dados de 87 fábricas nos Estados Unidos ensaiadas em 1991114 As resistências foram obtidas de corpos de prova cúbicos de argamassa segundo a ASTM C 10908 Entretanto não deve ser esquecido que a variação do cimento representa no máximo 348 Propriedades do Concreto Tabela 7 2 Resistência do cimento produzido em 87 fábricas norteamericanas em 1991 7º14 mostrada como uma porcentagem das fábricas com resistência média inferior à indicada copyright ASTM reproduzida com permissão Resistência aos 7 dias MPa Porcentagem Resistência aos 28 dias MPa Porcentagem 406 100 525 100 392 99 508 99 378 98 490 98 364 97 473 93 350 93 455 89 336 78 438 69 322 53 420 48 308 23 403 24 294 7 385 7 280 o 368 350 333 o metade da variação da resistência dos corpos de prova Dados do US Bureau of Re clamation157 sugerem um valor típico de um terço A variação da resistência de corpos de prova cúbicos moldados em obra é discutida na página 666 Estudos mais recentes sobre a variabilidade da resistência do cimento podem ser encontrados na ref 7102 Por fim deve ser enfatizado que a variação do cimento exerce uma importante influência sobre a resistência inicial do concreto que é a mais frequentemente verificada pelos ensaios mas não necessariamente a de maior importância prática Além do mais a resistência não é a única característica importante do concreto A partir de considera ções sobre a durabilidade e a permeabilidade pode ser exigido um consumo de cimento maior do que o necessário para a resistência situação em que a variabilidade do cimen to não tem importância Variações das propriedades do cimento Na seção anterior foi analisada a variação da resistência do cimento produzido em uma única fábrica durante um período de alguns meses ou um ano Foram citadas também diferenças entre as resistências de cimentos produzidos em fábricas distintas durante um ano Além disso há uma mudança sistemática na resistência do cimento com o tem po De fato em consequência dos avanços na fabricação de cimento tem sido verificada uma alteração contínua ao longo de vários anos ver Figura 7117ID739 Em primeiro lugar será apresentado um exemplo11 da diferença da variação das propriedades médias de cimentos produzidos em 1923 e em 1937 Duas séries de ensaios abrangendo um período de 50 anos de concretos mantidos ao ar livre em Wisconsin EUA fornecem dados sobre a evolução da resistência Os concretos de 1923 foram produzidos com cimentos com elevado teor de C2S e baixa finura e suas resistências à compressão aumentaram proporcionalmente ao logaritmo da idade até 25 ou 50 anos Os concretos produzidos em 1937 utilizaram cimentos com menor teor Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 349 70 60 6 o 50 til P 40 E o u til 30 til e 20 10 o 1 3 7 28 3 6 2 5 10 Dias Meses Anos Idade escala logarítmica Figura 7 11 Alterações no ganho de resistência medida em corpos de prova cilíndricos com relação água cimento igual a 053 de cimentos com a idade entre 1916 e a década de 1990 baseada nas refs 71 O e 739 e em dados próprios de C2S e elevada finura Suas resistências à compressão evoluíram proporcionalmente ao logaritmo da idade por cerca de 10 anos mas depois disso diminuíram ou perma neceram constantes 71 Essa mudança de comportamento é de relevância principal mente histórica mas ajuda no entendimento das diferenças de comportamento de concretos de várias idades Uma alteração mais recente ocorrida por volta da década de 1960 merece atenção especial por causar grandes consequências na prática de produção do concreto As mudanças nos cimentos britânicos estão bem documentadas 7 167 21 mas elas também ocorreram em outros países A alteração de maior interesse prático foi o au mento da resistência aos 28 dias e também da resistência aos sete dias da argamassa produzida com uma relação águacimento fixa A principal razão para esse fato foi o grande aumento no teor médio de C3S que passou de cerca de 47 em 1960 para apro ximadamente 54 nos anos de 19707 16 Ao mesmo tempo houve uma diminuição cor respondente no teor de C2S de modo que o teor total de silicatos de cálcio permaneceu constante entre 70 e 71 Essa alteração foi possível devido a melhoramentos nos mé todos de fabricação do cimento mas também foi impelida pelos benefícios da utilização de um cimento mais forte conforme o entendimento dos usuários isto é redução do consumo de cimento para uma determinada resistência especificada remoção anteci pada das fôrmas e maior ritmo de construção Esses benefícios foram infelizmente associados a desvantagens Não houve mudança significativa na finura do cimento fato que não surpreende devido ao alto custo de moagem do clínquer 7 167 20 A elevada taxa de desenvolvimento da resistência até sete dias e o aumento da taxa de crescimento entre sete e 28 dias ocorreram em consequência de um maior teor de álcalis nos cimentos modernos bem como devido à mudança na relação entre C3S e C2S 350 Propriedades do Concreto A relação entre a resistência aos 28 dias e a resistência aos sete dias diminuiu significa tivamente Para um concreto com relação águacimento de 060 foi observada a dimi nuição dessa relação de 16 antes de 1950 para cerca de 13 nos anos de 198012º Esses números são somente exemplos do comportamento de alguns cimentos britânicos e não têm necessariamente uma validade geral Com menores relações águacimento a relação entre as resistências aos 28 dias e aos sete dias é menor Da mesma forma o aumento da resistência além da idade de 28 dias é bastante reduzido quando cimentos modernos são utilizados de modo que ele não deveria mais ser considerado no dimensionamento de estruturas que serão submetidas a carregamento pleno apenas em maiores idades Um exemplo da mudança da resistência do cimento aos 28 dias entre 1970 e 1984 é mostrado na Figura 7127 21 Pode ser visto que um concreto com resistência caracterís tica medida em corpos de prova cúbicos de 325 MPa em 1970 obtinha esse valor com uma relação águacimento de 050 Já em 1984 a relação águacimento para a obtenção da mesma resistência era de 057 Considerando que para manter a mesma trabalhabili dade a quantidade de água de por exemplo 175 lm foi mantida constante tornouse possível reduzir o consumo de cimento de 350 para 307 kgm 30 6 u e 20 t u e i 10 º 04 05 06 o 7 08 09 Relação água livrecimento Figura 712 Relação entre a resistência característica do concreto e a relação água cimento para concretos produzidos em 1970 e em 1984 com agregado de dimensão máxima de 20 mm e abatimento de 50 mm baseada na ref 721 Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 351 De modo mais geral durante o longo período entre as décadas de 1950 e de 1980 para um concreto de determinadas resistência e trabalhabilidade foi possível reduzir o consumo de cimento entre 60 e 100 kgm de concreto e ao mesmo tempo aumentar a relação águacimento entre 009 e 013120 Apesar de uma resistência de concreto mais elevada aos 28 dias para uma determi nada relação águacimento poder ser aproveitada economicamente existem algumas consequências negativas Um concreto com a mesma resistência aos 28 dias de antes quando eram utilizados os cimentos antigos pode ser produzido com uma relação águacimento maior e com um menor consumo de cimento conforme evidenciado no parágrafo anterior Essas alterações concomitantes resultam em concretos de maior permeabilidade e portanto mais suscetíveis à carbonatação e à penetração de agentes agressivos Em geral esses concretos também têm menor durabilidade Além do mais a ausência de um aumento significativo da resistência além da idade de 28 dias12º121 terminou com a melhoria do concreto em longo prazo o que tranqui lizava os usuários antigamente mesmo se essa melhoria não fosse levada em conside ração no projeto O rápido ganho de resistência ainda significa que as resistências necessárias para a remoção das fürmas são obtidas mais cedo do que com o uso de cimentos antigos o que faz com que a cura também seja interrompida mais cedo117 As consequências negativas disso foram discutidas anteriormente neste capítulo Essas consequências não foram previstas em parte devido a muitos consumido res de concreto estarem preocupados em aproveitar as elevadas resistências iniciais do cimento e em parte devido às normas de concreto terem sido concebidas predominan temente em termos da resistência aos 28 dias que permaneceu a mesma como se os cimentos antigos fossem utilizados Embora os dados anteriores sejam referentes a cimentos britânicos as mudanças ocorreram em todo o mundo mas não ao mesmo tempo e a força motriz foi a moder nização das fábricas de cimento Dados da França podem ser interessantes entre a me tade da década de 1960 e 1989 o teor médio de C3S no cimento Portland aumentou de 42 para 584 com a diminuição simultânea do teor médio de C2S de 28 para 13115 Aparentemente o aumento da resistência média aos 28 dias continua Nos Estados Unidos entre 1977 e 1991 a resistência da argamassa produzida conforme a ASTM C 10993 aumentou de 378 para 415 MPa714 Fadiga do concreto No Capítulo 6 somente a resistência do concreto submetido a carregamento estático foi analisada Entretanto em muitas estruturas ocorrem carregamentos cíclicos Exem plos típicos são as estruturas offshore sujeitas a ações de ondas e ventos as pontes os pavimentos rodoviários e aeroviários e os dormentes de ferrovias O número de ciclos de carregamentos aplicados durante a vida da estrutura pode chegar a 10 milhões e eventualmente até mesmo a 50 milhões Definese que houve ruptura por fadiga quando um material se rompe sob um número de ações repetidas todas menores do que a resistência à compressão estática Tanto o concreto quanto o aço possuem as características de ruptura por fadiga mas neste livro somente o comportamento do concreto será analisado 352 Propriedades do Concreto Considerese um elemento de concreto sujeito a tensões de compressão alternadas entre os valores cr1 O e crh cr1 A curva tensãodeformação varia conforme o nú mero de repetições de carregamentos mudando da forma côncava em direção ao eixo das deformações com um laço de histerese no descarregamento para uma linha reta que se desloca a uma velocidade decrescente ou seja existe alguma deformação irrever sível e eventualmente se torna côncava em direção ao eixo das tensões O grau dessa última concavidade é um indício do quão perto o concreto está da ruptura Entretanto esta somente ocorrerá acima de um determinado valorlimite de crh conhecido como limite de fadiga Caso crh seja inferior ao limite de fadiga a curva tensãodeformação permanecerá indefinidamente reta e não ocorrerá a ruptura por fadiga As mudanças na curva tensãodeformação com o número de ciclos estão ilustradas na Figura 713 para carregamentos à compressão e na Figura 714 para tração direta 7 94 Pode ser dito que a variação da deformação conforme o número de ciclos consiste em três fases 783 Na primeira fase ou seja na fase inicial a deformação aumenta rapida mente mas a uma velocidade progressivamente decrescente com o número de ciclos Na segunda fase que representa a fase estável a deformação aumenta de maneira aproxima damente linear com o número de ciclos Na terceira fase que representa a instabilidade a deformação aumenta a uma velocidade progressivamente crescente até a ocorrência da ruptura por fadiga Um exemplo desse comportamento é mostrado na Figura 715 Caso a curva tensãodeformação no descarregamento também fosse traçada na Fi gura 7 13 seria possível perceber um laço de histerese em cada ciclo A área do laço diminui a cada ciclo sucessivo e eventualmente aumenta antes da ruptura por fadiga 743 Não parece haver esse aumento em elementos de concreto que não sofrem ruptura por fadiga Plotando a área de cada laço sucessivo de histerese como uma porcentagem da área do primeiro laço a variação com o número de ciclos é a mostrada na Figura 716 O interesse no laço de histerese vem do fato de que sua área representa a ener gia de deformação irreversível e é manifestada pelo aumento da temperatura do corpo de prova A deformação irreversível implicada provavelmente se manifesta na forma de microfissuração Medidas de velocidade de pulso ultrassônico mostraram743 que o 20 Número de ciclos 15 6 o 10 e 5 o 400 800 1200 1600 2000 Deformação 1 O Figura 7 13 Curva tensãodeformação do concreto sob carregamento cíclico à compressão Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 353 Número de ciclos 2 o 50 100 150 Deformação 1 O Figura 7 14 Curva tensãodeformação do concreto sob carregamento cíclico à tração direta baseada na ref 794 b 30 til E 25 E o til 20 eE t Cl 15 1 1 02 1 1 1 1 1 1 1 04 06 08 10 Número relativo de ciclos Figura 715 Relação entre a tensão e o número relativo de ciclos de carregamentos à com pressão expressa como uma proporção do número de ciclos até a ruptura tensão máxima igual a 075 da resistência estática tensão mínima igual a 005 da resistência estática baseada na ref 783 354 Propriedades do Concreto desenvolvimento de fissuras é o fator responsável pela mudança de comportamento próximo à ruptura A deformação na ruptura por fadiga é muito maior do que na ruptura estática po dendo chegar a 4 x 103 após 13 milhões de ciclos a 3 Hz Em geral elementos com maior vida útil à fadiga possuem maior deformação não elástica na ruptura Figura 717 A deformação elástica também aumenta progressivamente com os ciclos Isso é apontado na Figura 718 pela redução do módulo secante de elasticidade ver página 430 com um aumento na porcentagem da vida útil à fadiga utilizada até o momento Essa relação é independente do nível de tensão no ensaio de fadiga e portanto é rele vante para a determinação da vida útil à fadiga restante de um determinado concreto A deformação transversal também é influenciada pelo progresso do carregamento cíclico e o coeficiente de Poisson diminui progressivamente o o E SO tVhfft E a 106 10 Número de ciclos escala logarítmica Figura 7 16 Variação da área do laço de histerese expressa como uma porcentagem do pri meiro laço com o número de ciclos 743 f o u o o e o E 2 Cl 3000 2000 1000 o 1 102 04 106 108 Número de ciclos escala logarítmica Figura 717 Relação entre a deformação não elástica próximo à ruptura e o número de ciclos na ruptura 743 o Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 355 20 40 Limites de confiança a 95 60 Porcentagem da vida útil à fadiga 80 100 Figura 718 Relação entre o módulo secante de elasticidade em um determinado momento E e o módulo no início dos ciclos f0 e a porcentagem da vida útil à fadiga utilizada743 O carregamento cíclico menor do que o limite de fadiga melhora a resistência do concreto à fadiga ou seja um concreto carregado um número de vezes abaixo de seu limite de fadiga quando carregado subsequentemente acima do limite apresenta rá maior resistência à fadiga do que um concreto que nunca foi submetido aos ciclos iniciais O primeiro concreto também terá maior resistência estática em torno de 5 a 15 mas já foram registrados valores de até 39 185 Provavelmente esse acréscimo de resistência decorre da densificação do concreto causada pelo ciclo inicial de baixo nível de tensão de modo semelhante à melhoria da resistência sob carregamento moderado mantido 7 45 Essa propriedade é semelhante à deformação a frio dos metais encruamen to e é particularmente interessante devido ao concreto sob carregamento estático ser um material que sofre mais abrandamento do que encruamento A rigor o concreto parece não possuir um limite de fadiga ou seja uma resistência à fadiga a um número infinito de ciclos exceto quando ocorre tensão reversa Portan to é comum fazer referência à resistência à fadiga a um grande número de ciclos como por exemplo 10 milhões mas para algumas estruturas marítimas pode ser necessário um valor ainda maior 356 Propriedades do Concreto A resistência à fadiga pode ser representada pelo diagrama modificado de Goodman ver Figura 719 A ordenada a partir de uma linha a 45 passando através da origem mostra o intervalo de tensões crh cr1 para um determinado número de ci clos Em geral cr1 é maior do que zero em função da carga permanente enquanto crh é devido à carga permanente somada às cargas acidentais Assim o intervalo de tensões em que um determinado concreto pode suportar um número especificados de ciclos pode ser obtido a partir do diagrama Para um determinado cr1 o número de ciclos é muito sensível ao intervalo de tensões Por exemplo foi observado que um aumento no intervalo de 575 para 65 da resistência estática final diminui o número de ciclos em um fator igual a 40746 O diagrama modificado de Goodman ver Figura 719 mostra que para um in tervalo constante de tensões quanto maior for o valor da tensão mínima menor será o número de ciclos que determinado concreto poderá suportar Isso é significativo em relação à carga permanente de um elemento de concreto projetado para suportar uma carga acidental de certa magnitude Em razão de as linhas da Figura 719 ascenderem para a direita pode ser visto que a resistência do concreto à fadiga será menor quanto maior for a relação cr1 cr1 A frequência das cargas alternadas pelo menos dentro dos limites de 12 a 33 Hz não influencia a resistência à fadiga resultante74 7 e frequências maiores têm pouco sig nificado prático Isso se aplica tanto à compressão quanto à flexão e a similaridade entre o comportamento à fadiga dos dois tipos de carregamento bem como à tração por compressão diametral 763 sugere que o mecanismo de ruptura é o mesmo 7 48 De fato o comportamento à fadiga na flexão se parece muito com o comportamento na compressão Figura 720 Verificouse que a resistência à fadiga na flexão para 10 milhões de ciclos é 55 da resistência estática784 tendo sido registrados valores de 64 a 72 7 99 Para comparação na compressão foi relatada resistência à fadiga entre 60 e 64 após o mesmo número de ciclos mas o valor de 55 também foi citado7 85 Devido das tensões em 106 ciclos Figura 719 Diagrama modificado de Goodman para o concreto sujeito à fadiga por com pressão N é o número de ciclos Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 357 o P E o o Intervalolimite das tensões em 10 repetições u 0 6 Figura 720 Diagrama modificado de Goodman para o concreto sujeito à fadiga por flexão 744 à elevada dispersão nos resultados de ensaios de fadiga o conceito probabilístico de sobrevivência na fadiga tem sido utilizado em projetos 7 95 Alguns ensaios mostraram que a pressão transversal aumenta a vida útil à fadiga do concreto mas não em tensões muito elevadas758 Em geral o padrão de comporta mento à fadiga de elementos de superfície em forma de placa em estado duplo de ten sões de compressão é bastante similar ao observado sob compressão simples Verificou se que a tensão de compressão transversal de 02 a 05 da tensão axial aumenta a vida útil à fadiga em até 50 em comparação ao elemento submetido à compressão unia xial 181 Também foi observado um aumento na vida útil à fadiga de corpos de prova cú bicos submetidos ao estado duplo de tensões de compressão796 Provavelmente a razão para isso é o fato de a tensão de compressão transversal restringir o desenvolvimento de microfissuras que são responsáveis pela ruptura por fadiga Essa observação é im portante já que em várias situações estruturais a compressão transversal está presente Alguns ensaios mostraram que a condição de umidade do concreto antes do carre gamento influencia sua resistência à fadiga na flexão com os corpos de prova secos em estufa apresentando a maior resistência os parcialmente secos a menor e os úmidos um valor intermediário Figura 721 A explicação para esse comportamento está nas deformações diferenciais induzidas pelo gradiente de umidade 759 Os ensaios mostram esse efeito aparente A submersão em água não influencia a vida útil à fadiga786 De modo geral a relação entre a resistência à fadiga e a resistência estática é inde pendente da relação águacimento do consumo de cimento do tipo de agregado e da idade de carregamento devido a esses fatores afetarem do mesmo modo tanto a resis tência estática quanto a resistência à fadiga Como a resistência aumenta com a idade a resistência à fadiga tanto na compres são quanto na flexão também aumenta 763 O ponto importante é que para um deter minado número de ciclos a ruptura por fadiga ocorre na mesma fração de resistência final e é portanto independente da magnitude dessa resistência tanto à compressão quanto à tração por compressão diametral7 64 e da idade do concreto 747 embora alguns 358 Propriedades do Concreto Número de ciclos até a ruptura Figura 721 Efeito da condição de umidade no desempenho à fadiga de corpos de prova de concreto Crown copyright7 º59 resultados de ensaios sugiram um aumento da vida útil à fadiga com a idade759 Pode então ser visto que um único parâmetro é crítico na ruptura à fadiga Murdock747 apre sentou a hipótese de que a deterioração da aderência entre a pasta de cimento hidratada e o agregado é responsável por essa ruptura Ensaios mostraram que os corpos de prova de fadiga possuíam menos partículas de agregado rompidas do que corpos de prova rompidos em ensaios estáticos7 49 Dessa forma a ruptura da interface agregadopasta é provavelmente dominante na fadiga Em argamassa acreditase que a ruptura por fadiga ocorra na interface das partículas de agregados miúdos743 É provável que uma menor dimensão máxima do agregado resulte em uma maior resistência à fadiga 160 possivelmente devido à maior homogeneidade do concreto Os concretos com ar incorporado e com agregados leves possuem o mesmo com portamento à fadiga que os concretos produzidos com agregados normais 7 507 61 7 86 embora o ar incorporado possa reduzir a vida útil à fadiga na flexão 798 A fadiga em corpos de prova cilíndricos ocorre da mesma forma que em grandes elementos sujeitos a carregamentos de baixa frequência 762 Concretos de alta resistência também apresentam comportamento similar ao con creto normal mas menor deformação provavelmente devido ao maior módulo de elasticidade e maior vida útil à fadiga sob elevados valores de tensões máximas783 O desempenho do concreto de alta resistência à fadiga pode então ser considerado bom mas a ruptura é um tanto abrupta783 A resistência à fadiga do concreto é aumentada por períodos de repouso isso não se aplica quando existem tensões reversas proporcionalmente à duração deles entre um e cinco minutos Além de cinco minutos não se verifica aumento da resistência Com períodos de repouso em sua duração eficaz máxima a frequência é que determina Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 359 o efeito benéfico147 O aumento na resistência causado pelos períodos de repouso pro vavelmente se deve à relaxação do concreto ligações primárias que permaneceram in tactas restabelecendo a configuração original da estrutura interna como evidenciado pelo decréscimo na deformação total Esse decréscimo ocorre logo após a interrupção do carregamento Murdock747 sugeriu que a ruptura por fadiga ocorre a uma deformação constante independentemente do nível de tensão aplicada ou do número de ciclos necessário para causar a ruptura Esse comportamento pode corroborar o conceito da deformação final como critério de ruptura A maioria dos ensaios de fadiga é realizada com carregamentos cíclicos de con figuração constante Entretanto estruturas como as sujeitas à ação de ondas sofrem ações de amplitude variável Ensaios com níveis de tensões variáveis mostraram que a sequência de ciclos de baixas tensões e altas tensões influencia a vida útil à fadiga Em especial se os ciclos de altas tensões sucedem os ciclos de baixas tensões a resistência à fadiga é reduzida Concluise que a hipótese de Miner788 sobre acumulação linear de danos válida para metais não se aplica ao concreto 744765789 e pode ser prejudicial à se gurança Uma modificação na hipótese de Miner que leva em consideração a sequência de carregamentos de amplitude variável foi desenvolvida por Oh1100 mas sua validade geral ainda está por ser estabelecida Deve ser destacado que para uma determinada tensão máxima no ciclo já que a amplitude das tensões diminui a preocupação não é mais a fadiga mas a carga de longa duração que resulta em fluência ver página 493 Portanto a duração dos ciclos se torna importante Hsu19º desenvolveu expressões que levam em conta esses aspectos pois considera que sejam necessárias distintas equações para a vida útil à fadiga para carregamentos de poucos ciclos como os causados por sismos já que a aplicação direta dos resultados de ensaios laboratoriais a altas frequências pode não ser segura 797 Embora este livro não trate do comportamento à fadiga de concreto armado e protendido deve ser destacado que as fissuras por fadiga no concreto agem como con centradores de tensões aumentando assim a vulnerabilidade do aço à ruptura por fadiga 751 caso a tensão existente seja maior do que sua tensão crítica de fadiga Outra observação relevante em relação ao concreto armado é que a resistência à fadiga da aderência do concreto à armadura é o fator determinante no concreto arma do sujeito a carregamentos cíclicos 786 Como a aderência é melhorada pela adição de sílica ativa ao concreto isso pode explicar a razão pela qual a presença de sílica ativa em concretos de alta resistência com agregados leves aumenta a resistência à fadiga de elementos de concreto armado em comparação a elementos produzidos com concretos de mesma resistência mas sem sílica ativa É possível que a fadiga da aderência à armadura seja mais bem representada em termos de deformação acumulada ou seja escorregamento no ensaio estático de aderência 782 N de RT A norma brasileira para projetos de estruturas de concreto a NBR 61182014 ver são corrigida 2014 aborda a verificação da fadiga Não são tratadas as ações de fadiga de alta in tensidade capazes de provocar danos com menos de 20000 repetições sendo consideradas somen te as ações de fadiga de média e baixa intensidade e número de repetições de até 2000000 de ciclos 360 Propriedades do Concreto Resistência ao impacto A resistência ao impacto é importante quando o concreto está sujeito a quedas repeti das de objetos como em um bateestacas ou a um único impacto de uma grande massa a uma alta velocidade Os principais critérios são as capacidades de o elemento suportar golpes repetidos e ele absorver energia Green75 2 estudou a quantidade de golpes de um pêndulo balístico que corpos de prova cúbicos de concreto de 100 mm de aresta conseguiam suportar antes de chegar à condição em que não ocorria mais rebote estágio que indica o estado definitivo de de terioração O autor observou que os ensaios de impacto em corpos de prova de compres são quando realizados com um pequeno percussor de 25 mm de diâmetro resultavam em uma maior dispersão dos resultados do que os ensaios de resistência à compressão estática do concreto Isso decorre do fato de que nos ensaios de compressão normali zados ocorre algum alívio de tensões da região enfraquecida em grande parte devido à fluência enquanto nos ensaios de impacto a redistribuição de tensões não é possível du rante um período muito curto de deformação Portanto a fragilização localizada exerce grande influência na resistência ao impacto registrada em um corpo de prova Em geral a resistência ao impacto aumenta com a resistência à compressão792 mas quanto maior for a resistência à compressão estática do concreto menor será a energia absorvida por golpe antes da fissuração 752 A Figura 722 mostra alguns exemplos da relação entre a resistência ao impacto e a resistência à compressão752 Pode ser visto que a relação é diferente para cada agregado graúdo e cada condição de armazenamento do concreto Para a mesma resistência à compressão a resistência ao impacto é maior em agregados graúdos mais angulosos 64 o 40 Dolerito Granito v 50 60 70 80 Resistência à compressão MPa Figura 722 Relação entre a resistência à compressão e o número de golpes até a situação sem rebote para concretos produzidos com diferentes agregados e cimento Tipo 1 e arma zenados em água 752 Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 361 e de superficie mais áspera Essa observação foi confirmada por Dahms766 e ampara a sugestão 753 de que a resistência ao impacto está mais intimamente relacionada à resis tência à tração do concreto do que à resistência à compressão Sendo assim concretos produzidos com seixos possuem baixa resistência ao impacto com a ruptura ocorrendo devido à aderência insuficiente entre a argamassa e o agregado graúdo Por outro lado quando a superfície do agregado é rugosa o concreto é capaz de tirar proveito da resis tência do agregado na região da ruptura Agregados com dimensão máxima menor aumentam significativamente a resistên cia ao impacto tanto na compressão 766 quanto na tração por compressão diametral 793 A resistência ao impacto na compressão é melhorada pelo uso de agregados de baixo módulo de elasticidade e baixo coeficiente de Poisson 766 O consumo de cimento infe rior a 400 kgm3 é benéfico 766 A influência do agregado miúdo não está bem definida mas o uso de areia fina normalmente resulta em uma resistência ao impacto ligeiramen te menor Dahms766 cita como vantajoso um elevado teor de areia É possível tentar generalizar e dizer que uma seleção de materiais com pouca variação das propriedades é favorável a uma boa resistência ao impacto Uma grande quantidade de ensaios de resistência ao impacto foi realizada por Hughes Gregory154 As condições de armazenamento influenciam a resistência ao impacto de modo distinto da resistência à compressão Especificamente a resistência ao impacto de con cretos mantidos em água é menor do que a de concretos secos embora os primeiros consigam suportar mais golpes antes da fissuração Dessa forma como já dito a re sistência à compressão sem a referência das condições de armazenamento não dá uma indicação satisfatória da resistência ao impacto 752 Ensaios de impactos repetidos em placas também foram realizados 792 sendo a per furação da placa o ponto final do ensaio Esses ensaios são em geral direcionados à aplicação estrutural direta e com frequência envolvem concreto reforçado com fibras Também podem ser realizados ensaios de tração por compressão diametral Existem evidências de que sob carga de impacto aplicada uniformemente situação que dificilmente ocorre na prática a resistência ao impacto do concreto é significativa mente maior do que sua resistência à compressão estática Esse aumento de resistência pode explicar a maior capacidade do concreto de absorver energia de deformação sob impacto uniforme A Figura 723 mostra que a resistência aumenta de forma significativa quando a velocidade de aplicação de tensão é maior do que cerca de 500 GPas alcan çando a 49 TPas mais do que o dobro do valor a velocidades normais de carregamento cerca de 05 MPas 767 Impactos a velocidades de carregamento seis ordens de grandeza maiores do que no ensaio estático resultam em 50 de aumento da resistência à compres são estática191 Na resistência à tração por compressão diametral o mesmo aumento da velocidade de carregamento resultou em 80 de aumento da resistência estática 793 A influência da velocidade de aplicação da deformação na resistência à compres são é mostrada na Figura 724 Pode ser visto que em velocidades muito elevadas há um grande aumento da resistência à compressão provavelmente devido à resistência inerciai do concreto à microfissuração 780 Em baixas velocidades o efeito da fluência pode ser predominante A influência da velocidade de deformação sobre a resistência à tração é ainda maior 781 e a água livre da pasta endurecida tem uma função importan te 779 O tema da influência da velocidade de carregamento sobre a resistência também é analisado em relação aos ensaios no Capítulo 12 362 Propriedades do Concreto 300 o j o 200 r e o O E 100 o e OJ J u o 106 10 10 10 10 Velocidade de carregamento escala logarítmica MPas Figura 723 Relação entre a resistência à compressão e a velocidade de carregamento até o nível de impacto 767 25 1 Resistência à compressão estática Variadas l cr20 MPa 20cr30 MPa 30cr40 MPa W 40crSO MPa O SOcr60 MPa Cl 60cr70 MPa cr70 MPa Carregamento estático Velocidade de deformação s1 Figura 724 Relação entre o aumento relativo da resistência à compressão expressa como uma proporção da resistência estática e a velocidade de deformação para concretos de dife rentes resistências baseada na ref 780 Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 363 Propriedades elétricas do concreto As propriedades elétricas são importantes para algumas aplicações específicas como dormentes de ferrovias em que a resistividade inadequada pode afetar alguns siste mas de sinalização ou em estruturas em que o concreto é utilizado para a proteção de correntes de fuga A resistência elétrica do concreto também influencia o progresso da corrosão da armadura Além disso propriedades elétricas são de interesse em estudos tanto do concreto fresco quanto do concreto endurecido Na proximidade de cabos subterrâneos o concreto pode ficar sujeito à atividade elétrica mas em condições normais de operação ele oferece alta resistência à passagem de corrente elétrica para a ou a partir da armadura Isso se deve em grande parte ao efeito eletroquímico que o concreto exerce sobre o aço em contato com ele decorrente da alcalinidade do eletrólito no interior do concreto Essa proteção se aplica à diferença de potencial de 06 a10 V em relação ao eletrodo de sulfato de cobre e a corrente é controlada principalmente pelos efeitos de polarização e não pela resistência ôhmica do concreto769 O concreto úmido se comporta essencialmente como um eletrólito com resistividade de até 100 nm ou seja encontrase no campo dos semicondutores O concreto seco ao ar possui resistividade da ordem de 104 nm119 Por outro lado o concreto seco em estufa possui resistividade da ordem de 109 nm o que o classifica como um bom isolante110 As propriedades isolantes ou dielétricas foram profundamente estudadas por Halabe et ai 111 O grande aumento da resistividade do concreto com a remoção de água é inter pretado como a corrente elétrica sendo conduzida através do concreto úmido essen cialmente por meios eletrolíticos ou seja pelos íons da água evaporável Entretanto quando os capilares estão segmentados ocorre a passagem da corrente elétrica através da água de gel A resistividade do agregado normal é infinitamente maior A secagem ao ar aumenta a resistividade da região superficial de um concreto com determina das proporções Por exemplo Tritthart Geymayer134 relataram um aumento de onze vezes com relação águacimento igual a 050 e aumentos ainda maiores com relações águacimento mais altas Portanto pode ser esperado que qualquer acréscimo no volume de água e na con centração de íons presentes na água dos poros diminua a resistividade da pasta de ci mento e de fato a resistividade diminui bruscamente com o aumento da relação água cimento Esse fato é mostrado na Tabela 73 para pasta de cimento hidratada e na Figura 725 para concreto A diminuição do consumo de cimento do concreto tam bém resulta em um aumento da resistividade 118 devido a a uma relação águacimento constante mas com um consumo de cimento menor existir menos eletrólito disponível para a passagem da corrente A resistividade de concretos com composições variadas é mostrada por Hughes et at 118 Caso necessário os valores de resistividade da pasta de cimento hidratada podem ser convertidos em resistividade do concreto que inclui a pasta aproximadamente pela razão inversa do volume relativo de pasta de cimento hidratada119 As reações de longa duração que envolvem a escória granulada de altoforno no concreto causam o aumento contínuo da resistividade elétrica Esse valor pode chegar a uma ordem de grandeza em comparação ao concreto produzido somente com cimento Portland comum13º A sílica ativa também aumenta a resistividade Os efeitos da escória 364 Propriedades do Concreto Tabela 73 Influência da relação águacimento e da duração da cura úmida sobre a resistividade da pasta de cimento770 Resistividade a 1000 Hz 4V Teor equivalente Relação fm na idade de Tipo de cimento deNa20 águacimento 7 dias 28dias 90 dias Portland comum 04 103 11 7 157 019 05 79 88 109 06 53 70 76 Portland comum 04 123 136 166 101 05 82 95 120 06 57 73 79 75 Consumo de cimento 70 kgm 65 Ê 60 C o C 55 50 45 40 050 055 060 065 070 Relação águacimento Figura 725 Relação entre a resistividade elétrica e a relação água cimento para concretos com agregado de dimensão máxima igual a 40 mm produzidos com cimento Portland comum Tipo 1 ensaiados aos 28 dias baseada na ref 718 Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 365 granulada de altoforno e da sílica ativa são de importância quando a evolução da cor rosão da armadura é controlada pela resistência elétrica do concreto ver Capítulo 11 Assim como outros íons na água dos poros os cloretos reduzem significativamente a resistividade do concreto e da argamassa sendo que para a argamassa foi relatada uma diminuição de 15 vezes171 A influência da salinidade da água de amassamento na resistividade é maior em concretos com relações águacimento elevadas e bastante pequena em concretos de alta resistência172 Durante as primeiras horas após a mistura a resistividade do concreto aumenta muito lentamente depois aumenta rapidamente até a idade de cerca de um dia e depois disso aumenta em menor velocidade ou se torna constante 118 a menos que o concreto seja submetido à secagem o que aumenta a resistividade A resistividade do concreto imerso em água do mar pode ser significativamente aumentada pela formação de uma fina camada de hidróxido de magnésio e carbonato de cálcio1101 Caso essa camada seja removida a resistividade será a mesma que a de concretos mantidos em água doce A relação entre a resistividade do concreto e a fração de volume ocupado pela água pode ser deduzida a partir das leis de condutividade em condutores heterogêneos Entretanto para a faixa de traços de concretos usuais a quantidade de água varia re lativamente pouco para determinadas granulometria de agregado e trabalhabilidade e a resistividade se torna mais dependente do cimento utilizado173 já que a composição quimica do cimento controla a quantidade de íons presentes na água evaporável Uma ideia da influência do cimento sobre a resistividade pode ser obtida a partir da Tabe la 74 em que pode ser visto que a resistividade do concreto produzido com cimento de elevado teor de alumina é de 10 a 15 vezes maior do que quando é usado cimento Portland comum nas mesmas proporções173 ver Figura 726 Os aditivos geralmente não reduzem a resistividade do concreto 77º Entretanto po dem ser utilizadas adições especiais para modificar a resistividade Por exemplo a adi ção de material betuminoso finamente moído ao concreto com um subsequente trata mento térmico a 138 ºC aumenta a resistividade em especial sob condições úmidas175 Por outro lado em casos em que a eletricidade estática é indesejável e uma diminuição da resistência de isolamento do concreto é requerida resultados satisfatórios podem ser obtidos pela adição de negro de fumo de acetileno 2 a 3 em relação à massa de cimento 775 É possível a obtenção de um concreto condutor de eletricidade a partir da substituição de agregados miúdos por um material granular condutor constituído de carbono cristalino praticamente puro preparado como um produto patenteado A resistividade fica entre 0005 e 02 Om e é citado que a resistência à compressão e outras propriedades não são significativamente afetadas 776 A resistividade do concreto aumenta com o aumento da tensão elétrica174 A Fi gura 726 ilustra essa relação para concretos secos em estufa sem absorção de umidade durante os ensaios Por outro lado a resistividade do concreto diminui com o aumento da temperatura119 A maior parte dos valores citados nesta seção é dada para corrente alternada A resistividade em corrente contínua pode ser diferente já que esta possui um efeito po larizador mas a 50 Hz não existe diferença significativa de resistividade entre corrente contínua e alternada174 Em geral para concretos maturados ao ar a resistência com corrente contínua é aproximadamente igual à impedância com corrente alternada174 Tabela74 Propriedades elétricas típicas do concreto baseada na ref 774 I Traço e Duração Resistividade 103 üm Reatância capacitiva 103 Q Capacitãncia mF relação da cura ao Corrente a águacimento Tipo de cimento ar dias continua 50 Hz 500 Hz 25000 Hz 50 Hz 500 Hz 25000 Hz 50 Hz 500 Hz 25000 Hz Portland comum 7 10 9 9 9 159 159 32 0020 00020 00002 ll 11 ll 42 31 31 30 637 455 64 0005 00007 00001 UI 113 90 82 80 73 1061 398 64 0003 00008 00001 ll o Portland de alta 39 28 27 27 796 398 64 0004 00008 00001 n o 124 resistência inicial n 049 Elevado teor de 5 189 173 139 398 228 106 0008 00014 000006 o alumina 18 390 351 275 664 398 127 0005 00008 000005 40 652 577 441 910 569 159 0003 00006 000004 Portland comum 126 59 58 58 118 228 127 0027 00014 000005 Portland de alta 123 47 47 46 118 212 32 0027 00015 000020 124t resistência inicial 049 Elevado teor de 138 1236 1080 840 531 398 106 0006 00008 000006 alumina 182 1578 1380 1059 692 424 127 0005 00007 000005 Portland comum 9 7 6 6 6 9 10 3 0350 00300 00020 Pasta de Portland de alta 9 5 5 5 5 6 6 2 0500 00540 00026 cimentot resistência inicial 023 Elevado teor de 13 240 220 192 128 80 41 21 0040 00077 00003 alumina Corpos de prova cúbicos de 102 mm e eletrodos externos t Corpos de prova cúbicos de 152 mm e eletrodos embutidos t Prismas de 25 mm de espessura e eletrodos externos 108 10 Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 367 100 Cimento Elevado teor de alumina l000 Tensão aplicada escala logarítmica 10000 Figura 726 Relação entre a resistividade e a tensão aplicada para um concreto 1 24 com relação água cimento de 049 seco em estufa e resfriado em dissecador 774 Hammond Robson 7 74 concluíram que isso era um indicativo de que a capacitância do concreto é muito maior do que sua resistência portanto somente esta última contribui significativamente para a impedância Consequentemente o fator de potência é próxi mo à unidade Dados típicos para a corrente alternada são apresentados na Tabela 74 A capacitância do concreto diminui com a idade e com o aumento da frequência 7 74 A pasta de cimento pura com relação águacimento igual a 023 possui capacitância mui to maior do que o concreto com relação águacimento igual a 049 na mesma idade 7 74 Dados sobre a resistência dielétrica do concreto são apresentados na Tabela 75 Pode ser visto que a resistência dielétrica do concreto produzido com cimento de ele vado teor de alumina é levemente maior do que a do concreto com cimento Portland comum A tabela também mostra que apesar do maior teor de umidade e portanto da menor resistividade do concreto mantido ao ar em comparação ao concreto seco em estufa a resistência dielétrica é aproximadamente a mesma para as duas condições de armazenamento e parece então não ser influenciada pelo teor de umidade Propriedades acústicas Em muitos edifícios as propriedades acústicas são importantes e elas podem ser bas tante influenciadas pelo material utilizado e por detalhes estruturais Neste livro so mente serão analisadas as propriedades dos materiais pois a influência da forma estru tural e de detalhes construtivos constitui um tópico especializado 368 Propriedades do Concreto Tabela 75 Resistência dielétrica do concreto traço 1 24 e relação águacimento igual a 049 774 Resistência dielétrica 106 Vm Cimento Cimento Portland Cimento de Condição do Portland de alta resistência elevado teor concreto Corrente Ruptura comum inicial dealumina Armazenado Pulsos positivos 144 146 184 ao ar 144 µs Corrente contí Primeira 159 133 177 nua negativa Segunda 118 106 124 Seco a 104 ºC Terceira 125 079 128 resfriado ao ar Corrente alter Primeira 143 119 158 nada 50 Hz Segunda 103 100 121 valores de pico Terceira 100 097 095 N de RT A NBR 92042012 estabelece os procedimentos de ensaio para a determinação da resistividade elétricovolumétrica do concreto endurecido Basicamente duas propriedades acústicas de um material de construção podem ser citadas a absorção e a transmissão sonora A primeira é de interesse quando a origem do som e o ouvinte estão no mesmo ambiente Quando as ondas sonoras se chocam con tra uma parede uma parte de sua energia é absorvida e a outra parte é refletida e o coeficiente de absorção acústica pode ser definido como a proporção de energia sonora que é absorvida pela superficie atingida O coeficiente é normalmente dado em relação a uma frequência específica Algumas vezes a expressão coeficiente de redução de ruído é utilizada como uma indicação da média dos coeficientes de absorção acústica a 250 500 1000 e 2000 Hz em intervalos de oitavas Um valor típico para concretos não pin tados com agregados normais de textura média é de 027 O valor correspondente para concretos produzidos com folhelho expandido é de 045 Essa diferença está relacionada à textura à porosidade e à estrutura pois quando existe a possibilidade de fluxo de ar há um grande aumento na absorção sonora pela transformação de energia sonora em calor devido ao atrito Dessa forma o concreto celular que contém bolhas de ar discretas pos sui menor absorção sonora do que o concreto produzido com agregados leves porosos A transmissão sonora é de interesse quando o ouvinte está em um ambiente ad jacente ao que contém a fonte sonora A perda de transmissão sonora ou isolamento sonoro é definida como a diferença medida em decibéis dB entre a energia sonora incidente e a energia sonora transmitida que irradia para o ambiente adjacente A definição do que é considerada uma perda de transmissão satisfatória depende do uso de um determinado ambiente mas valores entre 45 e 55 dB são tidos como adequados entre unidades habitacionais autônomas122125 N de RT Os requisitos em relação ao desempenho de edifícios habitacionais são definidos pela série de normas NBR 155751 a 1557562013 sendo que os aspectos relativos aos sistemas de vedações verticais internas e externas incluindo exigências de isolamento acústico são tratados na NBR 1557542013 Capítulo 7 Outras características do concreto endurecido 369 O principal fator da perda de transmissão é a unidade de massa da divisória por metro quadrado de área A perda aumenta com a frequência da onda sonora e normal mente é determinada em um intervalo de frequências A relação entre a perda de trans missão e a massa da divisória é em termos gerais independente do tipo de material utilizado desde que seja garantido que não existem poros contínuos e é algumas vezes citada como a lei da massa A Figura 727 ilustra essa relação para o caso de divisórias com as extremidades firmemente fixadas ou seja quando as paredes adja centes são do mesmo material A partir da Figura 727 pode ser visto que uma parede de concreto não revestido de 150 a 175 mm de espessura pode garantir uma perda de transmissão adequada entre habitações Informações sobre o isolamento acústico de paredes divisórias são dadas nas refs 722 723 e 724 e aspectos gerais sobre as pro priedades acústicas do concreto são apresentados na ref 726 A transmissão de som em torno de um obstáculo sonoro certamente deve ser considerada mas em relação à divisória em si existem alguns aspectos adicionais à massa a estanqueidade ao ar a rigidez à flexão e a presença de vazios A rigidez de uma divisória é importante porque caso o comprimento de onda atu ante sobre a parede seja igual ao comprimento de onda de flexão da parede surge uma situação de transmissão de som através da parede As coincidências entre os compri mentos de onda somente podem ocorrer acima de um valor de frequência crítico em que a velocidade das ondas de flexão da parede é a mesma das ondas sonoras no ar paralelas à parede Acima dessa frequência é possível uma combinação da incidência de ondas no ar com a frequência em que pode ocorrer a coincidência entre ondas no ar na interface e a onda de flexão da estrutura O efeito é normalmente limitado a paredes esbeltas768 e o valor de frequência crítico é dado por 12pl µ212 qc 2nh E 60 l n iíl o õ 40 I D d I d V E eito e comei encia V e o 20 o l 2 V lO 20 50 100 200 500 l000 Massa da divisória escala logarítmica kgm Figura 7 27 Relação entre a perda de transmissão e a unidade de massa da divisória 768 370 Propriedades do Concreto onde v velocidade do som no ar h espessura da divisória p massa específica do concreto E módulo de elasticidade do concreto µ coeficiente de Poisson do concreto A influência do efeito de coincidência na relação entre a perda de transmissão so nora e a unidade de massa da divisória pode ser vista na linha tracejada da Figura 727 A presença de vazios também afeta essa relação os vazios aumentam a perda de transmissão sonora de modo que a utilização de uma determinada espessura de con creto na forma de duas paredes parede dupla é vantajosa O comportamento quanti tativo depende da largura do espaço vazio do grau de isolamento entre as paredes e da presença ou ausência de uma superficie selada faceando a cavidade caso o material da parede seja poroso A partir do exposto fica visível que em grande parte as exigências de elevadas absorção e perda de transmissão sonora são conflitantes Por exemplo o concreto leve poroso possui boas propriedades de absorção acústica mas uma alta transmissão so nora Entretanto caso uma das faces do concreto seja selada a perda de transmissão é melhorada e pode se tornar igual à de outros materiais de mesma massa por unidade de área É preferível selar o lado afastado da fonte sonora senão a absorção sonora fica comprometida Contudo não há razões para crer que o concreto leve garanta inerente mente melhor isolamento acústico em relação à transmissão sonora Referências 71 G W Washa J C Saemann and S M Cramer Fiftyyear properties of concrete made in 1937 ACI Materiais Journal 86 No 4 pp 36771 1989 72 L J Parrott Moisture profiles in drying concrete Advances in Cement Research 1 No 3 pp 16470 1988 73 R G Patel D C Killoh L J Parrott and W A Gutteridge Infiuence of curing at differ ent relative humidities upon compound reactions and porosity of Portland cement paste Materiais and Structures 21 No 123 pp 1927 1988 74 E Senbetta Concrete curing practices in the United States Concrete International 10 No 11 pp 647 1988 75 D W S Ho Q Y 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influência da temperatura do concreto fresco na resistência seguida por uma revisão dos tratamentos térmicos após o lançamento do concreto ou seja a cura a vapor à pressão atmosférica e à alta pressão Em seguida serão discutidos os efeitos do aumento da temperatura do concreto devidos à liberação do calor de hidratação do cimento seguidos pela discussão sobre a concretagem em tempos quente e frio Por fim serão abordadas as propriedades térmicas do concreto endurecido e a influência de temperaturas muito elevadas e muito baixas em serviço incluindo os efeitos do fogo Influência da temperatura inicial na resistência do concreto Foi mencionado que a elevação da temperatura de cura acelera as reações químicas de hidratação e desse modo traz benefícios à resistência inicial do concreto sem qualquer efeito nocivo sobre a resistência subsequente Uma temperatura mais elevada durante e após o contato inicial entre o cimento e a água reduz a duração do período de latência de modo que toda a estrutura da pasta de cimento hidratada se estabiliza precocemente Embora a temperatura elevada durante o lançamento e a cura acelere a resistência nas primeiras idades pode ser que ocorra um efeito adverso sobre a resistência a partir N de RT Os termos tempo e clima foram distinguidos conforme as seguintes definições adotadas pelo Instituto Nacional de Meteorologia INMET tempo é o estado fisico das condi ções atmosféricas em determinados momento e local enquanto clima é o estudo médio do tempo para determinado período em uma certa localidade 376 Propriedades do Concreto dos sete dias A explicação para isso é que a rápida hidratação inicial aparentemente forma produtos de pior estrutura fisica provavelmente mais porosos de modo que uma parte dos poros sempre permanece vazia A partir da regra da relação gelespaço é possível concluir que isso resulta em uma resistência menor do que a de uma pasta de cimento menos porosa embora de hidratação lenta em que eventualmente é obtida uma relação gelespaço elevada Essa explicação sobre os efeitos adversos da elevada temperatura inicial na resis tência final foi aprofundada por Verbeck Helmuth877 que sugeriram que a elevada velocidade de hidratação inicial em temperaturas mais altas retarda a hidratação sub sequente e resulta em uma distribuição não uniforme dos produtos de hidratação no interior da pasta A razão para isso é que com uma velocidade de hidratação inicial elevada não há tempo suficiente para que haja uma difusão dos produtos de hidrata ção longe da partícula de cimento nem para que ocorra uma precipitação uniforme no espaço intersticial como no caso de temperaturas mais baixas Isso ocasiona uma alta concentração de produtos de hidratação na proximidade das partículas em hidratação uma das causas do atraso da hidratação subsequente o que afeta negativamente a resistência em longo prazo A presença de CSH poroso entre as partículas de cimento foi atestada por imagens de elétrons retroespalhados BSE874 Além disso a distribuição não uniforme dos produtos de hidratação em si afeta negativamente a resistência devido à relação gelespaço nos interstícios ser menor do que seria caso houvesse um mesmo grau de hidratação as áreas mais fracas localizadas diminuem a resistência de toda a pasta de cimento hidratada Ainda em relação à influência da temperatura durante as idades iniciais do concreto na estrutura da pasta de cimento hidratada como um todo é importante lembrar que um desenvolvimento lento da resistência inicial também tem um efeito benéfico na resistência quando a hidratação é atrasada pelo uso de aditivos retardadores Foi constatado que os aditivos redutores de água e retardadores de pega trazem beneficios por compensarem a redução da resistência em longo prazo dos concretos sem aditivos lançados em tempera turas elevadas 824 Entretanto deve ficar claro que seus efeitos vêm da redução de água e portanto resultam em uma menor relação águacimento814 Além do mais a velocidade de perda de abatimento é maior quando esses aditivos são utilizados 8 14 A Figura 81 apresenta dados obtidos por Price811 sobre o efeito da temperatura durante as primeiras duas horas após a mistura no desenvolvimento da resistência do concreto com relação águacimento de 053 O intervalo de temperaturas pesquisado foi de 4 a 46 ºC e depois da idade de duas horas todos os corpos de prova foram curados a 21 ºC Os corpos de prova foram selados para prevenir a movimentação de umidade Os ensaios em corpos de prova cilíndricos submetidos à cura úmida durante as primeiras 24 horas a 2 ºC e a 18 ºC e depois a 18 ºC mostraram que aos 28 dias a resistência dos que foram primeiramente submetidos a 2 ºCera 10 mais elevada880 Outros dados de ensaios serão apresentados a seguir mas é difícil realizar uma comparação direta devido a terem sido utilizadas diferentes combinações de tempe ratura e tempo nesses estudos Um aumento da resistência do concreto às 24 horas aliado à diminuição da resistência aos 28 dias devido à elevada temperatura durante as primeiras quatro horas foi observado por Petscharnig826 ver Figura 82 O autor observou que o efeito é mais pronunciado em um cimento de desenvolvimento de resis tência mais rápido e com um maior consumo de cimento 5 0 45 ii 4 ºC 40 13 C g 21 C Ô 29C E 35 E 46 C 38 ºC i 301f J u 1 25 20 1I i5 o 7 28 90 Idade dias 180 Figura 81 Efeito da temperatura durante as duas primeiras horas após a moldagem sobre o desenvolvi mento da resistência todos os corpos de prova selados e após curados por duas horas a 21 ºC811 n O e o 00 m iti g VI CL 3 O lb e 1 o n o 1 n 8 378 Propriedades do Concreto 20 Jan Mar Ma1 Jul Mês Set Nov Figura 82 Influência da temperatura inicial sobre a média mensal da resistência à com pressão de concretos curados a uma temperatura constante desde a idade de quatro horas a temperatura pode ser deduzida a partir da época do ano em que os corpos de prova foram produzidos ao ar livre na Áustria baseada na ref 826 Foi citado que a temperatura de 38 ºC durante as primeiras 24 horas resultou em uma diminuição na resistência do concreto aos 28 dias entre 9 e 12 em comparação ao mesmo concreto curado continuamente a 23 ºC8 25 A resistência do concreto aos 28 dias medida em corpos de prova cilíndricos normalizados era 28 MPa Um estudo sobre o efeito da temperatura elevada durante os primeiros dias na resistência de corpos de prova cilíndricos8 58 em comparação a corpos de prova curados de modo normalizado apresentou uma redução significativa dos resultados aos 28 dias sendo que um dia a 38 ºC resultou em uma redução de aproximadamente 10 e três dias na mesma temperatura resultaram em uma redução de cerca de 22 Alguns ensaios de campo confirmaram a influência da temperatura na resistência no momento do lançamento do concreto normalmente um aumento de 5 ºC resultava em uma redução de 19 MPa na resistência8 85 A influência da temperatura nas idades iniciais da pasta de cimento a partir das 24 horas sobre a estrutura da pasta de cimento hidratada foi demonstrada por Goto Roy8 113 que constataram que a cura a 60 ºC resulta em uma quantidade muito maior de poros maiores do que 150 nm de diâmetro em comparação a uma cura realizada a 27ºC A porosidade total variou inversamente mas são os grandes poros que controlam a permeabilidade propriedade de grande importância para a durabilidade A influência da temperatura de cura sobre a resistência do concreto ensaiado após o resfriamento a um e a 28 dias pode ser observada na Figura 83877 Entretanto a tem peratura no momento do ensaio também parece ser um fator importante pelo menos no caso de compactos de pasta de cimento pura produzida com cimento Portland co mum com relação águacimento igual a 0148 81 A temperatura foi mantida constante desde o início da hidratação Quando ensaiados aos 64 e aos 128 dias na temperatura de cura os corpos de prova resultaram em uma menor resistência em temperaturas mais elevadas Figura 84 mas se resfriados a 20 ºC por duas horas antes do ensaio somen te temperaturas acima de 65 ºC apresentaram efeitos deletérios Figura 85 50 40 e o 30 o E o u 20 e e 10 o 10 Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 379 1 Idade do concreto 1 dias 1 dia e o cr cr f 20 30 40 50 Temperatura de cura ºC Figura 83 Influência da temperatura de cura na resistência à compressão a um e a 28 dias corpos de prova ensaiados após resfriamento a 23 ºC por um período de duas horas877 f e 200 o o E o u e 100 e 1 i 90 horas Duração da cura escala logarítmica ºC Figura 84 Relação entre a resistência à compressão e a duração da cura de compactos de pasta de cimento pura em diferentes temperaturas de cura A temperatura dos corpos de pro va foi mantida constante até e durante o período de ensaio881 380 Propriedades do Concreto 200 o 10 e E o u Ol Ol ü e Temperaturl de cura 80 ºC 65 ºC 50 C 35 ºC I OO tt 5 ºC º 1 7 Duração da cura escala logarítmica dias Figura 85 Relação entre a resistência à compressão e a duração da cura de compactos de pasta de cimento pura em diferentes temperaturas de cura A temperatura dos corpos de pro va foi diminuída em uma velocidade constante até 20 ºC por um período de duas horas antes do ensaio relação água cimento 014 e cimento Tipo 18 Também foram realizados ensaios em concretos mantidos em água a diferentes temperaturas por um período de 28 dias e em seguida a 23 ºC 870 Da mesma forma que nos ensaios realizados por Price uma temperatura mais elevada resultou em uma maior resistência durante os primeiros dias após a moldagem mas além da idade de uma ou quatro semanas a situação mudou radicalmente Todos os corpos de prova curados a temperaturas entre 4 e 23 ºC até a idade de 28 dias apresentaram maior resistência do que os curados entre 32 e 49 ºC Entre estes últimos quanto maior a temperatura maior a retrogressão mas na menor faixa de temperaturas há aparentemente uma tempe ratura ótima que resulta em uma maior resistência É interessante destacar que mesmo um concreto moldado a 4 ºC e mantido por quatro semanas a uma temperatura de até Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 381 200 u o 160 M 41 N os os 32 e 120 os o E 80 OJl os e 40 13 4 4 o 1 3 7 28 90 365 Idade de ensaio escala logarítmica dias Figura 86 Efeito da temperatura durante os primeiros 28 dias sobre a resistência do concreto relação águacimento 041 teor de ar incorporado 45 cimento Portland comum87º 4 ºC e após a 23 ºC possui a partir dos três meses uma resistência superior à de um concreto semelhante mantido permanentemente a 23 ºC A Figura 86 apresenta curvas típicas para concretos com 307 kg de cimento Portland comum por metro cúbico de concreto e 45 de ar incorporado Foi observado um comportamento similar quando há utilização de cimento Portland de alta resistência inicial e de cimentos compostos Em elementos de concreto com consumo de cimento elevado como é o caso do concreto de alto desempenho ocorre um aumento considerável de temperatura mes mo em elementos estruturais comuns como vigas e pilares Quanto maior for o aumen to de temperatura maior será a resistência aos sete dias Por exemplo quando atempe ratura era 20 ºC a resistência obtida foi 96 MPa mas quando a temperatura máxima era 75 ºC a resistência foi 115 MPa Entretanto aos 28 dias houve uma inversão nos valores de resistência a menor temperatura resultou em uma resistência de 122 MPa enquanto a temperatura mais elevada resultou em uma resistência reduzida a 112 MPa Temperaturas máximas entre 45 e 65 ºC levaram a um pequeno aumento da resistência entre as idades de 7 e 28 dias857 Em relação à resistência do concreto curado em temperaturas muito baixas Aitcin et al823 verificaram que concretos com relação águacimento entre 045 e 055 molda dos e mantidos por nove horas a uma temperatura mínima de 4 ºC com armazenamen to posterior em água do mar a O ºC resultaram em um aumento da resistência Esse aumento foi inicialmente muito lento mas na idade de quatro dias os corpos de prova imersos em água do mar atingiram cerca de metade da resistência de corpos de prova submetidos à cura normalizada A diferença entre as resistências para as duas con dições de armazenamento diminuiu gradualmente após dois meses atingiu 10 MPa 382 Propriedades do Concreto sendo que esse valor perdurou por no mínimo um ano Concretos com relações água cimento mais baixas apresentaram melhores resultados do que concretos com relações águacimento mais elevadas 818823 Ensaios realizados por Klieger81º indicaram que existe uma temperatura ótima nas primeiras idades do concreto que resultará na maior resistência a uma determinada idade Para concretos produzidos em laboratório com cimento Portland comum ou composto essa temperatura é cerca de 13 ºC com cimento de alta resistência inicial a temperatura ótima é aproximadamente 4 ºC Entretanto não deve ser esquecido que após o período inicial de pega e endurecimento a influência da temperatura dentro de certos limites é coerente com a lei da maturidade ou seja uma temperatura elevada acelera o desenvolvimento da resistência Todos os ensaios descritos até o momento foram produzidos em laboratório ou sob condições conhecidas mas o comportamento no campo em temperatura ambiente elevada pode não ser o mesmo Neste caso existe a ação de outros fatores como a umi dade do ambiente a radiação solar direta a velocidade do vento e o método de cura Também deve ser lembrado que a qualidade do concreto depende de sua temperatura e não daquela do ar circundante de modo que a dimensão do elemento também entra em cena já que influencia a elevação de temperatura causada pela hidratação do cimento Da mesma forma a cura por represamento em tempo com muito vento resulta em uma perda de calor devido à evaporação Portanto a temperatura do concreto fica mais baixa do que quando um agente de cura é utilizado Esses fatores ainda serão discutidos no presente capítulo Cura a vapor à pressão atmosférica Devido à elevação da temperatura de cura aumentar a velocidade de desenvolvimento da resistência do concreto é possível acelerar esse processo por meio da cura do con creto com uso de vapor Quando o vapor está à pressão atmosférica ou seja quando a temperatura é inferior a 100 ºC o processo pode ser visto como um caso especial de cura úmida em que a atmosfera saturada com vapor garante o fornecimento de água Além disso a condensação do vapor libera calor latente A cura a vapor à alta pressão autoclavagem é um processo totalmente diferente que será tratado na próxima seção O objetivo principal da cura a vapor é obter uma resistência inicial alta o suficiente para permitir que os produtos de concreto sejam manuseados logo após a moldagem as fôrmas podem ser removidas ou a pista de protensão pode ser liberada antes do que seria possível com uma cura úmida comum além de haver uma menor necessidade de espaço fisico para armazenamento Todos esses aspectos representam vantagens eco nômicas Para muitas aplicações a resistência do concreto em longo prazo tem pouca importância Em razão do tipo de operações envolvidas na cura a vapor esse processo é utili zado principalmente com elementos prémoldados A cura a vapor à baixa pressão normalmente é aplicada em câmaras ou túneis especiais através dos quais os elementos de concreto são movimentados com uma correia transportadora Como alternativa podem ser colocadas coberturas plásticas sobre os elementos prémoldados e a alimen tação de vapor pode ser feita por tubos flexíveis Devido à influência da temperatura nos estágios iniciais do endurecimento sobre a resistência final deve ser feito um equilíbrio entre as temperaturas que resultam em Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 383 resistências inicial e final elevadas A Figura 87 mostra valores típicos da resistência do concreto produzido com cimento composto Tipo II e relação águacimento igual a 055 com a cura a vapor tendo sido aplicada imediatamente após a moldagem Foi observada retrogressão em longo prazo Uma explicação provável possivelmente parcial para a redução da resistência em longo prazo do concreto curado a vapor está na presença de fissuras muito finas decor rentes da expansão das bolhas de ar na pasta de cimento A dilatação térmica do ar é pelo menos duas ordens de grandeza maior do que a do material sólido circundante A expansão das bolhas de ar é restringida de modo que o ar fica submetido à pressão e para contrabalancear essa pressão são induzidas tensões de tração na pasta de cimento circundante que por sua vez podem causar fissuras bastante finas A rigor portanto o que está ocorrendo não é uma perda de resistência em longo prazo mas em todas as idades882 Entretanto até a idade de 28 dias essa perda é encoberta pelo efeito benéfico de uma temperatura mais elevada de cura sobre a resistência O papel das bolhas de ar expandidas bem como o da água estão indiretamente demonstrados pelo coeficiente de dilatação térmica bastante elevado do concreto fresco 30 x 106 em comparação com o coeficiente após quatro horas 115 x 106 conforme Mamillan 837 Os efeitos desagregadores da expansão das bolhas de ar podem ser reduzidos por um tempo de espera prolongado antes da cura a vapor durante o qual a resistência Temperatura de cura 1 54 C 14 612 lftbfF o 1011rtl u 8 trlttt Q o61218243036424854606672 Idade horas Figura 87 Resistência do concreto curado a vapor a diferentes temperaturas relação água cimento 055 cura a vapor aplicada imediatamente após a moldagem871 384 Propriedades do Concreto à tração do concreto aumenta ou por uma velocidade de elevação da temperatura menor já que o aumento da pressão do ar corresponde ao aumento da resistência da pasta de cimento circundante Como alternativa pode ser utilizado o aquecimento em fôrmas fechadas ou em câmaras de pressão882 Em períodos curtos de cura duas a cinco horas e a temperaturas moderadas a retrogressão real provavelmente é peque na e a baixa resistência aparente em maiores idades é devida à falta de cura úmida prolongada883 Como os efeitos adversos da cura a vapor sobre a resistência em longo prazo decor rem das alterações na porosidade e no tamanho dos poros da pasta de cimento hidrata da é possível que a cura a vapor influencie a durabilidade do concreto tema discutido na página 504 Para reduzir a retrogressão da resistência em longo prazo dois aspectos do ciclo de cura a vapor devem ser controlados o tempo de espera do início do aquecimento e a velocidade de elevação da temperatura Como é a temperatura no momento da pega que exerce a maior influência na re sistência nas idades finais um atraso na aplicação da cura a vapor tornase útil Alguns indícios da influência do tempo de espera do aquecimento na resistência podem ser observados na Figura 88 elaborada por Saul8 72 a partir de dados obtidos por Shideler Chamberlin8 73 O concreto utilizado foi produzido com cimento Tipo II e tinha rela ção águacimento igual a 060 A linha cheia mostra o ganho de resistência do concreto submetido à cura úmida em temperatura ambiente plotado em função da maturidade As linhas tracejadas se referem a diferentes temperaturas de cura entre 38 e 85 ºC e o número junto a cada ponto indica o atraso em horas antes da temperatura mais eleva da de cura ter sido aplicada 20 Temperatura ºC 6 o 15 e N E o 10 e E o u O 5 ü e o 500 1000 1500 2000 2500 3000 Maturidade ºCh Figura 88 Efeito do tempo de espera da aplicação da cura a vapor no ganho inicial de re sistência em função da maturidade872 Os números menores repreentam a espera em horas antes da cura na temperatura indicada Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 385 A partir da Figura 88 é possível observar que para cada temperatura de cura existe uma parte da curva que apresenta a velocidade normal de ganho de resistên cia com a maturidade Em outras palavras após uma espera suficiente o rápido aque cimento não causa um efeito adverso Esse tempo de espera é de aproximadamente duas três cinco e seis horas para respectivamente 38 54 74 e 85 ºC Entretanto se o concreto é exposto a uma temperatura mais elevada com um tempo inferior de espera a resistência é afetada negativamente conforme mostrado pelo trecho direito de cada curva tracejada Quanto maior for a temperatura de cura mais grave será o efeito Sem o período de espera a perda na resistência aos 28 dias do concreto com relação água cimento de 050 curado a vapor a 75 ºC pode chegar a 40837 Outro argumento que reforça a necessidade do tempo de espera é o fato de que ele possibilita a reação do sulfato de cálcio com o C3A Em temperaturas mais elevadas a solubilidade do sulfato de cálcio é reduzida de modo que parte dele possa acabar não reagindo com o C3A somente mais tarde causando assim uma reação expansiva conhecida como ataque por sulfatos ver página 528831 Essa hipótese ainda não foi confirmada A Figura 88 também mostra que dentro de poucas horas após a moldagem a velocidade de ganho da resistência é maior do que seria esperado a partir dos cálculos de maturidade Isso confirma a observação anterior de que a idade em que uma tempe ratura mais elevada é aplicada é um fator que influencia a lei da maturidade A duração desejável do período de espera momento em que a temperatura do ambiente deve ser equivalente à do concreto depende da dimensão e da forma dos elementos de concreto a serem curados do teor de água no concreto e do tipo de cimen to quando a velocidade de endurecimento é baixa o tempo de espera deve ser maior Entretanto se uma grande área superficial for exposta poderá ser necessária a aspersão de água para prevenir a fissuração por retração plástica Orientações sobre a escolha do tempo de espera são fornecidas pelo ACI 5172R87 revisado em 1992827 A velocidade subsequente de elevação da temperatura também deve ser contro lada dependendo da natureza dos elementos de concreto para prevenir a ocorrência de gradientes abruptos de temperatura no concreto sendo necessária uma aborda gem por tentativa e erro O ACI 5 l 72R87 revisado em 1992827 recomenda veloci dades entre 33 ºC por hora para elementos pequenos e 11 ºC por hora para elemen tos grandes A velocidade de elevação da temperatura tem pouca influência sobre a resistência em longo prazo mas a temperatura máxima é um aspecto importante temperaturas entre 70 e 80 ºC resultam em uma redução de aproximadamente 5 na resistência aos 28 dias 827 Esse efeito precisa ser balanceado em termos econômicos pois uma menor tem peratura máxima implica uma maior duração de cura a vapor Entretanto deve ser ressaltado que o fornecimento de calor não precisa ser contínuo quando a temperatura do concreto tiver se estabilizado em um valor máximo Esse período de tempo é deno minado período isotérmico O período de cura a vapor à temperatura máxima é seguido por resfriamento que pode no caso de elementos pequenos ser rápido mas não para elementos grandes já que um resfriamento rápido pode causar fissuração superficial A cura úmida su plementar pode auxiliar na prevenção da secagem rápida além de contribuir para o aumento subsequente da resistência 883 Concretos com baixas relações águacimento 386 Propriedades do Concreto apresentam uma resposta muito melhor à cura a vapor do que aqueles com elevadas relações águacimento Em resumo o ciclo de cura consiste em um período de espera também conhecido como período de ajuste um período de elevação de temperatura um período de vapor que inclui o período isotérmico a uma temperatura máxima e um período de resfria mento possivelmente seguido por cura úmida Na prática os ciclos de cura são deter minados pelo equilíbrio entre as exigências das resistências inicial e final mas também pelo tempo disponível por exemplo a duração dos turnos de trabalho Fatores econô micos estabelecem se o ciclo de cura deve ser ajustado para um determinado concreto ou alternativamente se o concreto deve ser dosado de forma que se ajuste a um ciclo de cura a vapor cômodo Enquanto detalhes para um ciclo de cura ótimo dependem do tipo de produto de concreto produzido um ciclo satisfatório comum consistiria no se guinte827 período de espera de duas a cinco horas aquecimento a uma velocidade de 22 a 44 ºC por hora até uma temperatura máxima de 50 a 82 ºC seguido por manutenção dessa temperatura e finalmente período de resfriamento com a duração do ciclo total fora o período de espera de preferência não sendo maior do que 18 horas O CIRIA Report C660 publicado em 2007 oferece orientações para a temperatura máxima e para a velocidade de elevação da temperatura de concretos que serão expos tos a condições agressivas Os concretos com agregados leves podem ser aquecidos no máximo até tempe raturas entre 82 e 88 ºC mas o ciclo ótimo não é diferente daquele dos concretos com agregados normais879 A cura a vapor tem sido utilizada com sucesso em diferentes tipos de cimento Portland bem como em cimentos compostos mas não deve ser usada em cimentos de elevado teor de alumina devido aos efeitos adversos das condições úmidas e quentes sobre a resistência desse cimento A cura a vapor de concretos com cinza volante acele ra a reação pozolânica com o CaOH2 mas somente acima da temperatura de 88 ºC Uma situação semelhante ocorre com a escória granulada de altoforno mas acima de 60 ºC O aumento da finura da escória acima de 600 m2kg é vantajoso em relação aos efeitos da cura a vapor sobre a resistência828 A escória também resulta na diminuição da dimensão média dos poros da pasta de cimento curada a vapor828 Cura a vapor à alta pressão autoclavagem Esse processo é bastante diferente da cura a vapor à pressão atmosférica tanto no mé todo de execução quanto na natureza do concreto resultante Como estão envolvidas pressões maiores do que a pressão atmosférica a câmara de cura deve ser do tipo vaso de pressão com um fornecimento de vapor saturado Devese evitar que o vapor superaquecido entre em contato com o concreto pois isso causaria a secagem do concreto Esse vaso de pressão é conhecido como autoclave e o processo de cura a vapor à alta pressão também é denominado autoclavagem A cura a vapor à alta pressão foi utilizada pela primeira vez na fabricação de blocos silicocalcários e de concreto celular sendo ainda bastante usada para esse fim Na área do concreto a cura a vapor à alta pressão normalmente é utilizada para a produção de elementos prémoldados em geral pequenos mas também de elementos de treliças de pontes tanto em concreto normal quanto em concreto leve quando alguma das pro priedades a seguir é desejada Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 387 a Resistência inicial elevada com a cura a vapor à alta pressão é possível atingir em aproximadamente 24 horas a resistência que seria obtida somente aos 28 dias com uma cura normal havendo registros de resistências entre 80 e 100 MPa829 b Alta durabilidade esse sistema de cura melhora a resistência dos concretos a sul fatos e outras formas de ataques quimicos bem como ao gelo e degelo e reduz as eflorescências c Redução da retração por secagem e das trocas de umidade Foi determinado experimentalmente que a temperatura ótima de cura é cerca de 177 ºC8 75 que corresponde a uma pressão de vapor de 08 MPa acima da pressão atmosférica A cura a vapor à alta pressão é mais eficaz quando sílica finamente moída é adi cionada ao cimento devido às reações quimicas entre a sílica e o CaOH2 liberado na hidratação do C3S ver Figura 89 Cimentos com alto teor de C3S são mais capazes de desenvolver uma resistência elevada quando curados à alta pressão do que cimentos com teor de C2S elevado embora cimentos com relação C3SC2S moderada deem bons resultados quando curados por curtos períodos à alta pressão876 A temperatura eleva da durante a cura também influencia as reações de hidratação do cimento em si parte do C3S pode se hidratar na forma de C3SH por exemplo A finura da sílica deve ser no mínimo igual à do cimento Foi verificado829 que uma finura mais elevada de 600 m2kg resultou em um aumento na resistência de 7 para 17 em comparação a uma sílica de finura de 200 m2kg O cimento e a sílica de vem ser intimamente misturados antes de serem carregados na betoneira A quantidade Período de cura a vapor à alta pressão 150 1ii 61 25 111 o 100 1i E o u 75 11 e 50 1l7t1t 20 40 60 80 100 Teor de sílica do cimento sílica Figura 89 Influência do teor de sílica pulverizada sobre a resistência do concreto submeti do à cura a vapor à alta pressão idade de início da cura 24 horas temperatura de cura 177 ºC875 388 Propriedades do Concreto ótima de sílica depende das proporções da mistura mas em geral varia entre 04 e O 7 da massa de cimento É essencial que a velocidade de aquecimento durante a cura a vapor à alta pressão não seja muito elevada afinal pode ocorrer interferência na pega e no processo de en durecimento de modo similar ao que foi discutido em relação à cura a vapor à pressão atmosférica Um ciclo típico de aquecimento consiste em um aumento gradual até a temperatura máxima de 182 ºC correspondente à pressão de 1 MPa por um período de três horas Essa temperatura é mantida entre cinco e oito horas diminuindose após a pressão em cerca de 20 a 30 minutos A diminuição rápida acelera a secagem do con creto de modo que a retração em campo seja reduzida Para cada temperatura existe um período ótimo de cura ver Figura 8 I0884 Vale a pena ressaltar que um período de cura mais longo a uma temperatura mais baixa resulta em uma maior resistência ótima do que quando é aplicada uma tempe ratura mais elevada por um período mais curto Para qualquer período de cura existe uma temperatura que resulta em uma resistência ótima Para um determinado conjunto de materiais também é possível traçar uma linha unindo os pontos de resistência ótima a diversos períodos e temperaturas de cura 884 conforme mostra a Figura 81 O Na prática os detalhes do ciclo de vapor dependem da fábrica e do tamanho dos elementos de concreto submetidos à cura A duração do período de cura normal an terior à colocação na autoclave não afeta a qualidade do concreto curado a vapor e a Período de cura horas Temperatura de cura ºC Figura 81 O Desenvolvimento da resistência do concreto a diferentes temperaturas para vá rios períodos de cura884 Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 389 determinação de um período adequado é regulada pela rigidez da mistura que deve ter resistência suficiente para permitir o manuseio No caso de concretos leves os detalhes do ciclo de vapor devem ser determinados experimentalmente para se adequarem aos materiais utilizados A cura a vapor deve ser aplicada somente em concretos produzidos com cimento Portland pois cimentos de elevado teor de alumina e supersulfatados podem ser afeta dos negativamente pela temperatura elevada A resistência é influenciada pelo tipo de cimento Portland mas não necessariamen te do mesmo modo que em temperaturas normais embora nenhum estudo sistemático tenha sido realizado Entretanto sabese que a escória granulada de altoforno pode causar problemas caso possua um teor de enxofre elevado A cura a vapor à alta pressão acelera o endurecimento do concreto que contém cloreto de cálcio mas o aumento rela tivo da resistência é menor do que quando o cloreto de cálcio não é utilizado A cura a vapor à alta pressão produz uma pasta de cimento hidratada de pequena superfície específica de aproximadamente 7000 m2kg Como essa área é portanto somente cerca de 120 da superfície específica do cimento curado à temperatura nor mal aparentemente no máximo 5 da pasta curada a vapor à alta pressão pode ser considerada gel Isso significa que os produtos de hidratação são grossos e bastante cristalinos Por essa razão o concreto curado dessa forma possui uma retração sig nificativamente reduzida de cerca de 16 a 13 do valor do concreto curado a tem peraturas normais Quando sílica é adicionada ao concreto a retração é maior mas mesmo assim o valor é somente metade da retração observada no concreto curado a temperaturas normais Por outro lado como à cura a vapor à baixa pressão não produz uma pasta de cimento hidratada microcristalina não se verifica nenhuma re dução na retração A fluência também é significativamente reduzida pelo processo de cura a vapor à alta pressão Os produtos de hidratação do cimento submetido à cura a vapor à alta pressão bem como os das reações cálciosílica secundárias são estáveis não ocorrendo retro gressão da resistência Na idade de 1 ano a resistência do concreto curado de modo normal é aproximadamente a mesma do concreto curado a vapor à alta pressão de mesmas proporções A relação águacimento influencia a resistência do concreto cura do em autoclave de maneira habitual mas os valores reais das resistências iniciais são evidentemente diferentes daqueles dos concretos curados de modo normal Aparente mente o coeficiente de dilatação térmica e o módulo de elasticidade do concreto não são afetados pela cura a vapor à alta pressão875 Esse processo de cura melhora a resistência do concreto ao ataque por sulfatos Isso ocorre devido a vários motivos mas principalmente pela formação de aluminatos mais estáveis na presença de sulfatos do que os formados em temperaturas mais baixas Por essa razão a relativa melhoria da resistência ao ataque por sulfatos é maior em cimentos com teor de C3A elevado do que em cimentos resistentes a sulfatos Outro fator importante é a redução do hidróxido de cálcio na pasta de cimento decorrente da reação cálciosílica Outra melhoria em relação à resistência a sulfatos se deve ao aumento da resistência e à diminuição da permeabilidade do concreto curado a vapor e também à existência de hidratos em forma cristalina bem definida A cura a vapor à alta pressão também reduz a ocorrência de eflorescências já que não existe hidróxido de cálcio para ser lixiviado 390 Propriedades do Concreto O concreto curado por esse método tende a ser um tanto frágil Além disso a resistência de aderência pode ser reduzida com barras lisas mas não com barras ner vuradas Foi registrada uma boa resistência ao impacto nesses concretos886 Em geral a cura a vapor à alta pressão produz concretos de boa qualidade densos e duráveis A coloração esbranquiçada os distingue do concreto de cimento Portland curado de modo convencional Outros métodos de cura térmica Há diversos outros métodos de aplicação de calor ao concreto com o objetivo de acele rar o desenvolvimento de resistência Todos são especializados e aplicáveis somente em certos casos Por essa razão serão feitos a seguir somente alguns pequenos comentários O método de mistura a quente consiste na elevação da temperatura do concreto fresco até no mínimo 32 ºC A resistência em longo prazo consequentemente é redu zida entre 10 e 20 em comparação ao concreto curado de modo convencional mas as fôrmas podem ser removidas dentro de poucas horas A elevação da temperatura é obtida tanto pelo aquecimento do agregado e da água quanto pela injeção de vapor na betoneira Nos dois casos é necessário ter cautela no controle da quantidade total de água da mistura Também é preciso que as fôrmas sejam aquecidas ou isoladas Existem diversos métodos de cura por eletricidade Em um deles a corrente elétrica passa através do concreto fresco entre eletrodos externos Deve ser utilizada uma cor rente alternada já que a corrente contínua pode causar a hidrólise da pasta de cimento Em outro método uma corrente intensa à baixa tensão é passada pela armadura do elemento de concreto Em um terceiro método são utilizadas mantas para aquecer a superficie de placas Há também um método que usa resistências isoladas embutidas no elemento de concreto que após a cura são cortadas e deixadas no concreto A cura por radiação infravermelha é utilizada em alguns países As fôrmas metálicas podem ser aquecidas eletricamente ou pela circulação de água ou óleo quente Esses diversos métodos especializados de cura são discutidos no ACI 5172R8827 e em algumas outras publicações835836837 Propriedades térmicas do concreto As propriedades térmicas do concreto são de interesse por diversas razões e alguns exemplos são dados a seguir A condutividade e a difusividade térmicas são relevantes para o desenvolvimento de gradientes de temperatura deformações térmicas empena mento e fissuração nas idades iniciais do concreto além de serem importantes para a isolação térmica do concreto em serviço Conhecimentos sobre dilatação térmica são necessários para o projeto de juntas de dilatação e contração para a disposição da movimentação horizontal e vertical de apoios de pontes e para o projeto de estruturas estaticamente indeterminadas sujeitas a variações de temperatura Esses conhecimentos também são requeridos para a determinação dos gradientes térmicos no concreto e para o projeto de elementos em concreto protendido O comportamento em altas tem N de RT No original hotmix Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 391 peraturas deve ser conhecido em algumas aplicações especiais e também na considera ção dos efeitos do fogo Os efeitos térmicos no concreto massa são de interesse especial e serão discutidos em uma seção posterior Condutividade térmica A condutividade térmica mede a capacidade de um material de conduzir calor e é defi nida como a relação entre o fluxo de calor e o gradiente de temperatura A condutivi dade térmica é medida em joules por segundo por metro quadrado de área de um corpo quando a diferença de temperatura é de l ºC por metro de espessura do corpo A condutividade do concreto comum depende de sua composição e quando o con creto está saturado varia normalmente entre cerca de 14 e 36 Jms ºCm 810 A massa específica não influencia significativamente a condutividade do concreto comum mas devido à baixa condutividade do ar a condutividade térmica do concreto leve varia com sua massa específica ver Figura 1316 8 º87 A Tabela 81 apresenta valores típi cos de condutividade Dados mais detalhados foram fornecidos por Scanlon McDo nald81º e também pelo ACI 207 lR853 A partir da Tabela 81 pode ser observado que a característica mineralógica do agregado exerce grande influência sobre a condutividade do concreto produzido com ele Em termos gerais o basalto e o traquito possuem baixa condutividade o dolomito e o calcário possuem uma condutividade intermediária e o quartzito possui a maior condutividade que também depende da direção do fluxo de calor em relação à orientação dos cristais Em geral a cristalinidade da rocha aumenta sua condutividade O grau de saturação do concreto é o principal fator influente devido à condutivi dade do ar ser menor do que a da água No caso de concretos leves por exemplo um aumento de 10 no teor de umidade aumenta a condutividade em cerca de metade Tabela 81 Valores típicos de condutividade térmica de concreto selecionados da ref 81 O Massa específica úmida Condutividade Tipo de agregado do concreto kgm3 Jm2s ºCm Quartzito 2440 35 Dolomito 2500 33 Calcário 2450 32 Arenito 2400 29 Granito 2420 26 Basalto 2520 20 Barita 3040 20 Folhelho expandido 1590 085 N de RT A NBR 128202012 estabelece o procedimento para a determinação da condutivi dade térmica do concreto endurecido sendo seu valor expresso em unidade SI WmK que é equivalente a Jm2s ºCm 392 Propriedades do Concreto Por outro lado a condutividade da água é menor do que a metade da condutividade da pasta de cimento hidratada de forma que quanto menor for a quantidade de água da mistura maior será a condutividade do concreto endurecido Uma dificuldade prática recorrente é determinar o verdadeiro teor de umidade do concreto Os valores de teor de umidade apresentados como porcentagens do volume no topo da Tabela 82 foram considerados típicos por Loudon Stacey897 e com base nisso eles recomendaram o uso dos valores de condutividade mostrados na tabela A condutividade não é muito afetada pela temperatura na faixa das temperaturas ambientes Em temperaturas mais elevadas a variação da condutividade fica complexa Ela aumenta lentamente com a elevação da temperatura até um valor máximo aproxi madamente entre 50 e 60 ºC Com a perda de água do concreto devida ao aumento da temperatura até 120 ºC a condutividade diminui abruptamente Em temperaturas aci ma de 120 a 140 ºC o valor da condutividade tende a estabilizar837 sendo que a 800 ºC é cerca de metade do valor a 20 ºC 898 A condutividade térmica normalmente é calculada a partir da difusividade que é mais fácil de medir mas a determinação direta da condutividade é evidentemente possível Entretanto o método de ensaio pode influenciar o valor obtido Por exemplo os métodos de regime permanente placa quente e caixa quente resultam na mesma condutividade térmica para concretos secos mas apresentam valores muito baixos para concretos úmidos pois o gradiente de temperatura causa migração de umidade Por essa razão é preferível determinar a condutividade do concreto úmido por métodos transientes o método de fio quente é considerado bemsucedido899 Difusividade térmica A difusividade representa a velocidade de variação da temperatura no interior de uma massa ou seja é um índice da facilidade com que o concreto tolera variações de tem peratura A difusividade I tem relação direta com a condutividade K por meio da equação 8 K cp onde e é o calor específico e p é a massa específica do concreto A partir dessa expressão é possível ver que a condutividade e a difusividade variam ao mesmo tempo Devido a essa relação direta a difusividade é influenciada pelo teor de umidade do concreto que depende do teor original de água da mistura do grau de hidratação do cimento e da exposição à secagem Os valores típicos de difusividade do concreto comum variam em um intervalo entre 0002 e 0006 m2h dependendo do tipo de agregado utilizado As rochas a seguir estão em ordem crescente de difusividade basalto calcário e quartzito 810 A medida da difusividade consiste essencialmente na determinação da relação en tre o tempo e o diferencial de temperatura entre o interior e a superfície do corpo de prova de concreto ambos inicialmente a uma mesma temperatura no momento em que N de RT O método de ensaio prescrito pela NBR 128202012 é realizado com o concreto saturado Tabela82 Valores de condutividade térmica recomendados por Loudon Staceyª97 Teor de Condutividade Jm2s ºCm umidade Concretos protegidos das intempéries Concretos expostos às intempéries em volume 5 5 5 25 8 8 8 8 Concreto leve Concreto leve com argila com argila Massa Concreto leve expandida Concreto leve expandida especifica Concreto com escória ou cinza Concreto Concreto com escória ou cinza Concreto kgm3 celular expandida sinterizada normal celular expandida sinterizada normal n Ili 1J 320 0109 0087 0130 0123 0100 0145 e 480 0145 0116 0173 0166 0130 0187 o 00 640 0203 0159 0230 0223 0173 0260 m 800 0260 0203 0303 0273 0230 0332 s 960 0315 0260 0376 0360 0289 0433 o 1120 0389 0315 0462 0433 0360 0519 Ili 1280 0476 0389 0562 0533 0433 0635 3 1440 0462 0678 1J Ili 1600 0549 0794 0706 0808 e 1760 0649 0952 0838 0952 Ili i 1920 1056 1194 o n 2080 1315 1488 o i n 2240 1696 1904 2400 2267 2561 o IO 394 Propriedades do Concreto a temperatura da superficie é alterada Detalhes do procedimento e cálculos são forne cidos no US Bureau of Reclamation 49099288 Devido à influência da umidade do concreto em suas propriedades térmicas a difusividade deve ser determinada em corpos de prova com um teor de umidade existirá na estrutura real Calor específico O calor específico representa a capacidade térmica do concreto e é pouco influenciado pelas características mineralógicas do agregado mas aumenta bastante com a elevação do teor de umidade do concreto Ele também aumenta com a elevação da temperatura e com a diminuição da massa específica do concreto8110 O intervalo de valores comum para concretos normais é entre 840 e 1170 Jkg ºC O calor específico do concreto é determinado por métodos elementares da fisica Outra propriedade térmica do concreto é a absortividade térmica que é interessante para a consideração dos efeitos do fogo Ela é definida como Kpch onde K é a condu tividade térmica pé a massa específica e e é o calor específico O valor de 2190 Jmsh ºC foi registrado833 como a absortividade térmica do concreto normal e o valor de 930 Jmsh ºC foi relatado como a absortividade térmica do concreto leve com massa espe cífica de 1450 kgm Coeficiente de dilatação térmica Assim como a maioria dos materiais de engenharia o concreto possui um coeficiente de dilatação térmica positivo mas seu valor depende tanto da composição da mistura quanto do estado higroscópico do concreto no momento da variação de temperatura A influência das proporções da mistura vem do fato de que os dois principais com ponentes do concreto a pasta cimento hidratada e o agregado possuem coeficientes de dilatação térmica diferentes o coeficiente do concreto é a resultante dos dois valores O coeficiente de dilatação térmica linear da pasta de cimento hidratada varia entre cerca de 11 x 106 e 20 x 106 ºC 888 e é mais elevado do que o do agregado Em termos gerais o coe ficiente de dilatação térmica do concreto é uma função do teor de agregado da mistura ver Tabela 83 e do coeficiente do agregado em si889 A influência do coeficiente do agregado em si pode ser vista na Figura 811 e a Tabela 84 apresenta os valores do coeficiente de di latação térmica de concretos 1 6 produzidos com diferentes agregados890 A importância da diferença entre os coeficientes do agregado e da pasta de cimento hidratada foi discutida na página 154 Ainda essa diferença 85834 pode ter efeitos prejudiciais quando combinada com outras ações Observouse que o choque térmico que produz um diferencial de temperatura de 50 ºCentre a superficie do concreto e seu interior resulta em fissuração8114 A influência da condição de umidade se aplica ao componente pasta e decorre do fato de o coeficiente de dilatação térmica ser composto de duas partes o coeficiente cinético em si e a pressão de expansão Esta é devida à diminuição da tensão capilar N de RT A NBR 128182012 estabelece o método de ensaio para a determinação da difusivi dade térmica do concreto N de RT A NBR 128172012 estabelece o método de ensaio para a determinação do calor específico do concreto endurecido Nessa norma calor específico é definido como a quantidade de calor necessária para elevar em 1 ºC a temperatura de uma massa unitária de material sendo expresso em Jg ºC Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 395 Tabela83 ténnicaª94 Influência do teor de agregado sobre o coeficiente de dilatação Relação cimentoareia Pasta 11 13 16 Coeficiente de dilatação térmica linear na idade de 2 anos 106 ºC 185 135 11 2 10l da água retida na pasta de cimento hidratada891 e da água adsorvida em função de um aumento de temperatura84 A parte do coeficiente de dilatação térmica que depende da umidade não abran ge a movimentação da água livre para fora ou para o interior do concreto que resul ta respectivamente em retração e expansão Como a resposta relacionada à umi dade às variações de temperatura leva tempo a parte resultante do coeficiente de dilatação térmica apenas pode ser determinada quando o equilíbrio é alcançado Entretanto quando a pasta de cimento está seca ou seja os capilares não são capa zes de fornecer água para o gel não é possível a ocorrência de expansão Da mesma forma quando a pasta de cimento hidratada está saturada não existem meniscos 14 Cura ao ar o Cura em água 12 e Quartzito o i o 10 Arenito o O 1 O OJl 6h 8 O o O e 6 i o u 4 Coeficiente do concreto 1 Q6 ºC Figura 811 Influência do coeficiente de dilatação térmica linear do agregado sobre o coefi ciente de dilatação térmica de um concreto 1 6 Crown copyright8 90 396 Propriedades do Concreto Tabela 84 Coeficientes de dilatação ténnica de concretos 1 6 produzidos com diferentes agregadosª9º Coeficiente de dilatação térmica linear 106 ºC Concreto curado Concreto curado Concreto curado ao Tipo de agregado ao ar em água are molhado Seixo 13l 122 117 Granito 95 86 77 Quartzito 128 122 117 Dolerito 95 85 79 Arenito 117 10l 86 Calcário 74 61 59 Pedra de Portland 74 61 65 Escória de altoforno 106 92 88 Escória expandida 12l 92 85 capilares e portanto não há consequências de variações de temperatura É possí vel concluir então que nesses dois extremos o coeficiente de dilatação térmica é menor do que quando a pasta está parcialmente saturada Quando a pasta sofre autossecagem o coeficiente é maior devido a não haver água suficiente para que ocorra troca de umidade entre os poros capilares e os poros de gel após a variação de temperatura Quando a pasta saturada é aquecida a difusão de umidade do gel para os poros capilares em determinada quantidade de água de gel é parcialmente compensada pela contração que ocorre devido à perda de água pelo gel de modo que o coeficiente apa rente é menor8100 No resfriamento por outro lado a contração decorrente da difusão de umidade dos poros capilares para os poros de gel em determinada quantidade de água de gel é parcialmente compensada pela expansão que ocorre quando o gel absor ve água8100 Valores reais são apresentados na Figura 812 e podese observar que para pastas novas o coeficiente é máximo quando a umidade relativa está próxima de 70 Esse va lor diminui com a idade chegando a cerca de 50 para pastas de grande idade Figura 813888 Da mesma forma o coeficiente em si diminui com a idade devido à redução da pressão potencial de expansão que ocorre em virtude do aumento da quantidade de material cristalino na pasta endurecida Wittmann Lukas8107 utilizando concreto saturado confirmaram a diminuição do coeficiente com a idade quando a temperatura está acima do ponto de congelamento Nenhuma variação no coeficiente de dilatação térmica é verificada na pasta de cimento curada a vapor à alta pressão uma vez que ela não contém gel Figura 812 Somente os valores determinados a partir de corpos de prova saturados ou secos podem ser considerados realmente representativos do verda deiro coeficiente de dilatação térmica mas os valores em umidades intermediárias é que são aplicáveis a muitos concretos em condições reais Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 397 o 1 8 tt1i1 Ol J 6 111 i o O 1411111o ê 1211111o i o u 1011I Cura a vapor à alta pressão 8 0 20 40 60 80 100 Umidade relativa Figura 812 Relação entre a umidade relativa do ambiente e o coeficiente de dilatação térmi ca linear de pasta de cimento curada normalmente e a vapor à alta pressãoªª A composição química e a finura do cimento afetam a dilatação térmica somente em relação à influência que elas exercem sobre as propriedades do gel nas primeiras idades A presença de vazios não é um fator relevante As Figuras 812 e 813 se referem a pastas de cimento mas os efeitos também po dem ser percebidos no concreto Neste caso entretanto a variação do coeficiente é menor já que somente o componente pasta é afetado pela umidade relativa e pela idade Medidas do coeficiente de dilatação térmica do concreto realizadas em vigas ao ar livre confirmaram que o coeficiente varia de acordo com o teor de umidade do concreto e que ele é mais alto talvez até cerca de 106 ºC quando o concreto está em processo de 5 o 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Umidade relativa Figura 813 Coeficiente de dilatação térmica linear de pasta de cimento em diferentes idades8 88 398 Propriedades do Concreto secagem839 Para o mesmo concreto registraramse coeficientes de dilatação térmica de 11 x 106 ºC no inverno e de 13 x 10j ºC no verão839 A Tabela 84 apresenta valores do coeficiente para concretos l 6 curados ao ar em uma umidade relativa de 64 saturados curados em água e molhados após cura ao ar A ASTM C 53100 2005 estabelece um método para a determinação do coeficiente de dilatação térmica linear de argamassa quimicamente resistente seca em estufa en quanto a norma CRDC 3981 do US Corps of Engineers estabelece um método para concreto saturado83º Os dados apresentados até agora se aplicam somente a temperaturas acima do ponto de congelamento e abaixo de cerca de 65 ºC Entretanto temperaturas con sideravelmente maiores podem ser encontradas em algumas aplicações industriais e em pistas de pouso utilizadas para decolagens verticais onde já foi registrada uma temperatura do concreto de 350 ºC838 Antes de analisar os efeitos das temperaturas elevadas sobre o coeficiente de dilatação térmica do concreto vale a pena ressaltar que o coeficiente da pasta de cimento diminui acima de uma temperatura aproximada de 150 ºC e se torna negativo em temperaturas entre 200 e 500 ºC já tendo sido registrado o valor de 328 x 10j ºC832 A alteração do sinal do coeficiente de dilatação térmica se dá em uma temperatura mais baixa quando a elevação de temperatura ocorre mais lentamente832 A razão para isso está na perda de água pela pasta de cimento hidratada e na possível ocorrência de um colapso interno O agregado por sua vez possui um coeficiente de dilatação térmica positivo em todas as temperaturas efeito que predomi na na dilatação do concreto que ocorre com o aumento das temperaturas até valores mais elevados A Tabela 85 apresenta valores do coeficiente de dilatação térmica em temperaturas elevadas 8 º92 No outro extremo a temperatura próxima do congelamento resulta em um coefi ciente de dilatação térmica positivo mínimo Em temperaturas ainda menores o coefi ciente fica novamente mais alto na verdade até um pouco maior do que em tempera tura ambiente 8107 A Figura 814 mostra os valores do coeficiente de dilatação térmica para a pasta de cimento hidratada saturada ensaiada em ar saturado Em concretos moderadamente secos após um período de cura inicial que então são mantidos em uma umidade relativa de 90 e ensaiados nessa umidade não se verificou a diminuição do coeficiente de dilatação em baixas temperaturas Figura 814 Ensaios realizados em laboratório mostraram que concretos com um coeficiente de dilatação térmica mais alto são menos resistentes a variações de temperatura do que concretos com um coeficiente menor 8 º89 A Figura 815 apresenta os resultados de ensaios em concretos aquecidos e resfriados repetidamente entre 4 e 60 ºC a uma velocidade de 22 ºC por minuto Entretanto os dados não são suficientes para que o coeficiente de dilatação térmica seja considerado uma medida quantitativa da durabi lidade do concreto sujeito a variações frequentes ou rápidas de temperatura conforme a página 154 N de RT A NBR 128152012 estabelece o método de ensaio para a determinação do coefi ciente de dilatação térmica linear do concreto O coeficiente é definido como a relação entre a variação de uma dimensão linear por unidade de comprimento e a variação de temperatura que provocou a primeira variação sendo expresso em mim ºC Tabela 85 Coeficientes de dilatação térmica do concreto em altas temperaturas892 Coeficiente de dilatação térmica linear 106 ºC na idade de Condição Relação água Consumo de 28 dias 90 dias de cura cimento cimento kgm3 Agregado 260ºC 430ºC 260ºC 430ºC n 04 435 Seixo 76 203 65 112 li 1J Úmida 06 310 Calcário 128 205 84 225 e o 08 245 110 211 167 328 00 m Ao ar com 04 435 Seixo 77 189 122 207 umidade 06 310 Calcário 77 211 88 202 s UI relativa de 50 08 245 96 207 117 216 o li Aoarúmido 068 355 Folhelho 61 75 3 1J Seco ao ar 068 355 Expandido 47 97 50 88 li e li i o n o i n o IO IO 400 Propriedades do Concreto 30 Umidade relativa Temperatura ºC Figura 814 Relação entre o coeficiente de dilatação térmica linear e a temperatura de cor pos de prova de pasta de cimento hidratada com relação águacimento de 040 armazena dos e ensaiados aos 55 dias em diferentes condições de umidade8 107 o ü o 2 a l z 100 80 60 40 20 o 5 6 7 8 9 10 11 Coeficiente de dilatação térmica 106 ºC Figura 81 S Relação entre o coeficiente de dilatação térmica linear do concreto e o núme ro de ciclos de aquecimento necessários para produzir uma redução de 75 no módulo de ruptura8ª9 Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 401 Apesar disso variações rápidas de temperatura geralmente mais rápidas do que as que ocorrem em condições normais podem resultar em deterioração do concreto A Figura 816 mostra os efeitos do resfriamento brusco após o aquecimento à tempera tura indicada893 Resistência do concreto a altas temperaturas e ao fogo Os resultados de ensaios realizados para determinar o efeito da exposição do concreto a altas temperaturas até aproximadamente 600 ºC são muito variáveis Entre as causas para esse fato podem ser citadas diferenças entre as tensões atuantes e a condição de umidade do concreto em aquecimento diferenças na duração da exposição à tempera tura elevada e diferenças nas propriedades dos agregados Em virtude disso é difícil estabelecer correlações de validade geral Além do mais para diferentes situações prá ticas pode ser necessário saber a resistência do concreto por exemplo no caso de um incêndio a exposição a temperaturas elevadas ocorre somente em um período curto mas a massa de concreto fica sujeita a um intenso fluxo de calor Já no corte de concreto por lança térmica a exposição a uma alta temperatura é de poucos segundos e o fluxo de calor aplicado é muito baixo A seguir serão citados dados de diversas pesquisas que devem ser interpretados à luz desses comentários Os efeitos adversos são decorrentes da decomposição do gel de CSH e do C2S8116 A Figura 817 apresenta as resistências à compressão e à tração por compressão diametral de um concreto produzido com calcário exposto a altas temperaturas por períodos entre um e oito meses845 Foram ensaiados corpos de prova cilíndricos de 100 x 200 mm submetidos à cura úmida por 28 dias e então mantidos em laboratório por 16 120 j 100 s Ol e 80 frlamento lento Resfriament61 brusco Ol 60 o Ol Ol a 40 Ol e I 20 100 200 300 400 Temperatura ºC Figura 816 Efeito da velocidade de resfriamento sobre a resistência do concreto produzido com agregado de arenito e previamente aquecido a diferentes temperaturas893 402 Propriedades do Concreto 100 90 80 os 70 i j 60 l os 50 e 40 30 20 10 o 75 x Compressão o Tração por compressão diametral 150 300 Temperatura ºC 450 600 Figura 817 Influência da exposição a altas temperaturas sobre as resistências à compressão e à tração por compressão diametral do concreto produzido com relação água cimento igual a 045 em relação à resistência antes da exposição baseado na ref 845 semanas Após esse período foram aquecidos a uma velocidade de até 20 ºC por hora em condições que tornassem possível a perda de água pelo concreto Podese observar na Figura 817 que em relação à resistência antes da exposição a uma alta temperatu ra existe uma perda uniforme de resistência com o aumento da temperatura É mínima a diferença entre a perda relativa da resistência à compressão do concreto com relação águacimento de 060 e a do concreto com relação águacimento de 045 a perda daque le é um pouco menor do que a deste Essa tendência não necessariamente se mantém até a relação águacimento de 033842 Entretanto parece que misturas com menor consu mo de cimento sofrem uma perda relativa menor do que misturas mais ricas8 95 A influência da relação águacimento na perda de resistência não é perceptível na resistência à tração por compressão diametral sendo que a perda dessa resistência é similar à da resistência à compressão845 Ainda pode ser mencionado que não foi observado nenhum efeito da duração da exposição entre um e oito meses Também não foi verificada nenhuma diferença na perda relativa de resistência entre concretos produzidos somente com cimento Portland e concretos com cinza volante ou escória granulada de altoforno 845 Outros ensaios realizados pelos mesmos pesquisadores842 mostraram que o aumen to da duração da exposição de dois para 120 dias a uma temperatura de 150 ºC ou maior aumenta a perda de resistência à compressão embora a maior parte da perda ocorra no início842 Ensaios844 realizados em concreto com basalto indicaram que a parte principal da perda de resistência ocorre dentro de duas horas desde o início da elevação de temperatura Entretanto devese ressaltar que a temperatura de exposição não é necessariamente a mesma temperatura do interior do concreto enfatizandose novamente que embora os detalhes do método de ensaio influenciem o resultado obti do eles nem sempre podem ser totalmente avaliados a partir da descrição dos métodos Todos esses fatores resultam em uma grande faixa de perda de resistência em função da temperatura conforme mostra a Tabela 86 Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 403 Tabela 86 Resistência à compressão em função da resistência aos 28 dias em temperatura ambiente baseada na ref 844 Temperatura máxima ºC 20 200 400 600 800 Intervalo da resistência residual 100 5092 4583 3869 2036 O concreto com agregados leves apresenta uma perda de resistência à compressão muito menor do que o concreto normal tendo sido registrada uma resistência residual de no mínimo 50 após a exposição a 600 ºC8112 Ensaios848 realizados em concretos de alta resistência 89 MPa sugerem uma per da relativa mais elevada nestes do que em concretos de resistência normal O aspecto mais importante em relação ao concreto de alto desempenho que contém sílica ativa é a ocorrência de lascamento associado à alta temperatura Esse comportamento foi observado por Hertz847 em concretos aquecidos a temperaturas acima de aproxima damente 300 ºC mesmo a uma velocidade de aquecimento relativamente baixa 60 ºC por hora que é uma ordem de grandeza menor do que no caso de incêndios O lascamento explosivo foi confirmado em ensaios realizados em concretos contendo sílica ativa e com relação águacimento de 026 843 Isso pode parecer surpreendente devido ao volume de água em questão ser baixo mas por outro lado a permeabilidade é extremamente baixa De forma mais geral podese dizer que quanto menor for a permeabilidade do concreto e maior for a velocidade de elevação da temperatura maior será o risco de las camento explosivo Uma observação associada a esse fato é que a perda de resistência em temperaturas elevadas é maior em concretos saturados do que em concretos secos sendo o teor de umidade no momento da aplicação da carga o responsável por essa diferença 8101 A influência do teor de umidade sobre a resistência também pode ser vista em ensaios de resistência do concreto ao fogo em que a umidade excessiva no momento da exposição ao fogo é a principal causa do lascamento Em geral o teor de umidade do concreto é o fator mais importante na determinação de seu comportamento es trutural em temperaturas elevadas8111 Em elementos de grande volume de concreto a troca de água é extremamente lenta de modo que embora a perda de água seja prevenida os efeitos decorrentes de uma alta temperatura podem ser mais sérios do que em elementos delgados A adição de fibras de polipropileno ao concreto pode ser útil nesse aspecto Uma das alterações que ocorrem quando a temperatura sobe até cerca de 400 ºC é a decomposição do hidróxido de cálcio restando CaO em virtude da secagem87 Entretanto caso após o resfriamento entre água no concreto a reidratação do CaO pode causar desagregação e a manifestação do dano pode ocorrer após o incêndio Desse ponto de vista é útil adicionar pozolanas à mistura pois elas removem o hidró xido de cálcio N de RT Também conhecido no Brasil pelo termo em inglês spalling lascamento explosivo 404 Propriedades do Concreto Embora o comportamento do concreto seja o aspecto de interesse prático seu comportamento geral pode encobrir algumas das alterações que ocorrem em corpos de prova de pequenas dimensões de pasta de cimento hidratada Ensaios846 reali zados em corpos de prova de pastas com relação águacimento igual a 030 sub metidos à cura úmida por 14 semanas aquecidos e ensaiados à compressão ainda quentes apresentaram uma redução da resistência com o aumento da temperatura até 120 ºC Em temperaturas mais elevadas observouse que a resistência obtida era aproximadamente igual ao valor original Essa resistência é mantida até 300 ºC Entretanto em temperaturas ainda mais elevadas ocorre uma severa e progressiva diminuição da resistência A resistência inalterada na temperatura intermediaria é atribuída por Dias et al846 ao desaparecimento da pressão de desagregação e à den sificação do gel No concreto essas alterações seriam limitadas pela dificuldade de uma secagem eficaz Módulo de elasticidade do concreto a altas temperaturas O comportamento das estruturas geralmente depende do módulo de elasticidade do concreto que é fortemente afetado pela temperatura O padrão de influência da tempe ratura sobre o módulo de elasticidade é apresentado na Figura 818 Para concreto mas sa curado não existe diferença no módulo de elasticidade no intervalo de 21 a 96 ºC81º2 mas seu valor é reduzido em temperaturas superiores a 121 ºC856 Entretanto quando a água pode ser expulsa do concreto ocorre uma redução progressiva do módulo de elasticidade entre cerca de 50 e 800 ºC ver Figura 818843º8 104 devido à relaxação da aderência O alcance dessa diminuição depende do agregado utilizado mas é difícil fazer uma generalização sobre esse tema Em termos gerais a resistência e o módulo variam da mesma forma com a temperatura Comportamento do concreto ao fogo Apesar de o fogo ter sido mencionado em diversas oportunidades o estudo aprofunda do da resistência do concreto ao fogo está fora do escopo deste livro devido à resistên cia ao fogo se aplicar na realidade mais a elementos do edifício do que ao material de construção Entretanto pode ser dito que em geral o concreto possui boas proprieda des em relação à resistência ao fogo o concreto é um material incombustível continua 150 o 125 100 o o 075 l o o Ol O o 050 025 Ol o 200 1 00 o 100 200 300 400 500 600 700 800 Temperatura ºC Figura 818 Influência da temperatura sobre o módulo de elasticidade do concreto baseada nas refs 848 e 8104 Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 405 a apresentar um desempenho satisfatório durante um período de exposição ao fogo relativamente grande e não emite gases tóxicos Os critérios relevantes de desempenho são capacidade de suporte de cargas resistência à penetração de chamas e resistência à transferência de calor quando o concreto é utilizado como um material de proteção ao aço Uma revisão geral sobre a resistência do concreto ao fogo foi realizada por Smith86 Na prática o que se quer do concreto estrutural é que ele preserve sua ação es trutural por um determinado período de tempo o que é um aspecto diferente de ser resistente ao fogo 878 Considerando o comportamento do concreto como um material deve ser ressaltado que o fogo introduz grandes gradientes de temperatura e como con sequência as camadas superficiais aquecidas tendem a lascar e se separar do interior mais frio A formação de fissuras fica concentrada nas juntas em regiões mal adensadas do concreto ou nos planos das barras da armadura Quando a armadura fica exposta a ação da alta temperatura é acelerada já que a armadura conduz calor O tipo de agregado influencia a resposta do concreto à alta temperatura A dimi nuição da resistência é consideravelmente menor quando o agregado não contém sílica algumas formas podem sofrer alterações como por exemplo calcário rochas ígneas básicas e especialmente tijolos britados e escória de altoforno Concretos com baixa condutividade térmica apresentam maior resistência ao fogo nesse aspecto o concreto leve é portanto melhor do que o concreto comum É interessante destacar que o seixo de dolomita resulta em uma excelente resistên cia do concreto ao fogo Isso ocorre em razão de a calcinação do agregado de carbo nato ser endotérmica8103 Desse modo o calor é absorvido e a velocidade de elevação da temperatura diminui Além disso o material calcinado possui uma menor massa específica proporcionando portanto uma espécie de isolamento da superfície Esse efeito é significativo em elementos de grande espessura Por outro lado caso haja pirita no agregado a lenta oxidação a cerca de 150 ºC causa a desintegração do agregado e consequentemente a ruptura do concreto842 Foi confirmado por Abrams8108 que em temperaturas superiores a 430 ºC o con creto com agregado silicoso apresenta maior diminuição de resistência do que os con cretos produzidos com calcário ou com agregados leves mas uma vez que a temperatu ra atinja valores próximos a 800 ºC a diferença não existe mais Figura 819 Para fins práticos a temperatura próxima a 600 ºC pode ser considerada a temperaturalimite para manter a integridade estrutural do concreto produzido com cimento Portland Para temperaturas mais elevadas deve ser utilizado cimento refratário ver página 106 A temperatura relevante é a do próprio concreto e não a das chamas ou a dos ga ses Sullivan8117 mostrou que o lascamento explosivo ocorre especialmente com relação águacimento de 035 devido ao concreto possuir uma permeabilidade superficial par ticularmente baixa ver também página 716 Foi constatado com todos os agregados que a porcentagem de perda de resistên cia não depende do nível da resistência inicial mas que a sequência de aquecimento e carregamento influencia a resistência residual Em especial o concreto aquecido sob N de RT Período denominado tempo de resistência ao fogo segundo a NBR 152002012 que trata do projeto de estruturas de concreto em situações de incêndio 406 Propriedades do Concreto Agregado o Folhelho f ü 25 e t O o 50 O Silicoso 75 200 400 600 800 1000 Temperatura ºC Figura 819 Redução na resistência à compressão do concreto aquecido sem aplicação de carga e ensaiado ainda quente resistência média inicial igual a 28 MPa 81º8 carga conserva a maior parte de sua resistência enquanto o aquecimento de corpos de prova sem carga resulta na menor resistência do concreto após o resfriamento A aplicação da carga no momento em que o concreto ainda está quente resulta em valores intermediários Valores típicos são apresentados na Figura 820 a Figura 29 também pode ser de interesse A aplicação de água em um incêndio é equivalente a um resfriamento brusco há uma elevada redução da resistência devido aos grandes gradientes de temperatura que surgem no concreto Concretos produzidos com agregados silicosos ou de calcário apresentam mudança de coloração com a temperatura Como essa mudança depende da presença de certos compostos de ferro há diferença entre as respostas de diferentes concretos A mudança é permanente de modo que a temperatura máxima ocorrida durante o incêndio pode ser estimada posteriormente A sequência de cores aproximada é rosa ou vermelho entre 300 e 600 ºC cinza até cerca de 900 ºC e amarelo acima de 900 ºC8 93 Desse modo a resistência residual do concreto pode ser aproximadamente determinada Em geral consideramse suspeitos concretos com coloração acima de rosa e concretos de cor acima de cinza são provavelmente friáveis e porosos81 Foram feitas tentativas de determinar a temperatura máxima atingida pelo concre to durante um incêndio por meio da medida da redução da termo luminescência Trata se de um sinal luminoso que é uma função da temperatura Entretanto a luz emitida é o Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 407 2s1llrl11l O g 50 1i1ti 100 o 200 400 600 800 1000 Temperatura ºC Figura 820 Redução na resistência à compressão do concreto produzido com agregado de cálcario A aquecido sem aplicação de carga e ensaiado quente 8 aquecido sob uma rela ção inicial tensão resistência de 04 e ensaiado quente C aquecido sem aplicação de carga e ensaiado após sete dias de armazenamento a 21 ºC8108 influenciada pela duração da exposição à alta temperatura de modo que a redução da resistência do concreto exposto ao fogo por um período prolongado pode ser significa tivamente subestimada8 41 Para a limpeza a fogo de superfícies de concreto é aplicada uma temperatura mui to elevada sobre uma área pequena Esse procedimento não danifica o concreto além da espessura removida entre 1 e 2 mm desde que o maçarico seja movimentado na velocidade estabelecida8 109 Nessas circunstâncias ainda que a temperatura da chama seja de cerca de 3100 ºC a temperatura máxima do concreto não passará de 200 ºC Resistência do concreto a temperaturas muito baixas O desenvolvimento da resistência do concreto a temperaturas acima de 11 ºC foi ana lisado na página 319 sendo essa a menor temperatura em que ocorrem a hidratação e um ganho de resistência Entretanto existem situações reais de exposição a tempera turas criogênicas de concretos que endureceram em temperatura ambiente é o caso por exemplo de tanques de armazenamento de gás liquefeito natural cujo ponto de ebulição é 162 ºC O efeito dessas temperaturas muito baixas será analisado a seguir A resistência do concreto é destacadamente maior a temperaturas variando do ponto de congelamento da água até aproximadamente 200 ºC do que à temperatura 408 Propriedades do Concreto ambiente A resistência à compressão pode ser de duas a três vezes maior do que a re sistência à temperatura ambiente quando o concreto está úmido enquanto é resfriado mas o aumento da resistência à compressão do concreto seco ao ar é bem menor A diferença no aumento da resistência entre o concreto seco e o úmido está re lacionada à formação de gelo na pasta de cimento hidratada Quanto menor for o diâmetro dos poros menor será o ponto de congelamento da água de gel de modo que toda a água adsorvida congela em temperaturas entre 80 e 95 ºC Como o gelo pode resistir a tensões diferentemente da água que está sendo substituída o concreto congelado possui porosidade efetiva extremamente baixa e portanto alta resistência A resistência do gelo e seu coeficiente de dilatação térmica variam com a temperatura de modo que as alterações que ocorrem na pasta de cimento hidratada são complexas849 Caso o concreto não seja exposto a baixas temperaturas os poros vazios assim permanecem então o aumento de resistência é pequeno O padrão da relação entre a resistência à compressão e a temperatura do concreto leve tanto seco como úmido está apresentado na Figura 821 e os dados correspon dentes à resistência à tração por compressão diametral na Figura 822 A partir desta figura é possível ver que o aumento da resistência à tração ocor re principalmente entre 7 e 87 ºC O aumento relativo da resistência à tração do concreto seco ao ar também é menor do que o aumento relativo da resistência à com pressão Os dados das Figuras 821 e 822 se referem a concretos com agregados leves que para fins criogênicos têm a vantagem de possuir boas propriedades isolantes No concreto normal entretanto o aumento da resistência a baixas temperaturas é maior do que no concreto com agregados leves O padrão do aumento da resistência à compressão com o aumento do teor de umi dade não depende da relação águacimento Um exemplo dessa relação para concretos a 160 ºC é apresentado na Figura 823 850 e um comportamento similar é observado no concreto com resistência de 80 MPa à temperatura normal85 1 30 200 1 75 150 125 100 75 50 25 o 25 Temperatura ºC Figura 821 Efeito de temperaturas muito baixas na resistência à compressão do concreto determinada em corpos de prova cilíndricos baseada na ref 849 Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 409 º 200 175 1 50 125 1 00 75 50 25 o 25 Temperatura ºC Figura 822 Efeito de temperaturas muito baixas na resistência à tração por compressão diametral do concreto baseada na ref 849 90 80 70 6 60 o e I 1 50 o o 40 o e a l 30 20 10 X 00 o 2 3 Xlo o 4 o 5 Teor de umidade o 6 7 8 Figura 823 Relação entre o aumento da resistência à compressão a 160 ºC além da re sistência à temperatura ambiente e o teor para um idade para concretos com relações água cimento de 045 e 055 baseada na ref 851 41 O Propriedades do Concreto A Figura 821 mostra que existe pouco ou nenhum aumento adicional de resistên cia à compressão quando a temperatura cai a cerca de 120 ºC A razão para isso é que nessa faixa de temperatura ocorrem alterações na estrutura do gelo Mais especifica mente a 113 ºC a estrutura do gelo muda de hexagonal para ortorrômbica alteração que ocasiona uma diminuição de cerca de 20 do volume O padrão do desenvolvimen to de tensões com a diminuição da temperatura e o comportamento do concreto sob temperaturas cíclicas foram profundamente estudados por Miura850 Devese destacar que os efeitos dos gradientes de temperatura e dos ciclos de tem peratura têm de ser considerados no projeto estrutural O módulo de elasticidade do concreto úmido aumenta de forma constante com a diminuição de temperaturas abaixo de 190 ºC Nessa temperatura o módulo de elasti cidade é cerca de l 75 vezes o módulo à temperatura ambiente para o concreto seco ao ar o valor correspondente é aproximadamente 165849 Concreto massa Antigamente o termo concreto massa se aplicava somente a concretos de grandes dimensões como barragens de gravidade mas atualmente os aspectos tecnológicos do concreto massa são relevantes para qualquer elemento de concreto com dimensões tais que o comportamento térmico possa resultar em fissuração caso não sejam tomadas medidas apropriadas Portanto o aspecto fundamental do concreto massa é seu com portamento térmico sendo um dos objetivos do projeto evitar ou reduzir e controlar a abertura e o espaçamento das fissuras Deve ser relembrado do Capítulo l que a hidratação do cimento Portland gera calor o que causa uma elevação na temperatura do concreto Caso esse aumento de temperatura ocorra de forma uniforme por todo o elemento de concreto sem nenhuma restrição externa é possível que ele se dilate até que a temperatura máxima seja atingi da Em seguida em razão do resfriamento do concreto devido à perda de calor para o ambiente ocorre a contração uniforme do elemento Desse modo não haveria tensões térmicas no interior do elemento Entretanto na prática existem restrições em todos os elementos exceto nos de pequenas dimensões Há dois tipos de restrições internas e externas As restrições internas são decorrentes do fato de que quando a superfície do con creto pode perder calor para o ambiente surge um diferencial de temperatura entre o exterior mais frio e o núcleo quente do elemento de concreto Devido à baixa difusivi dade térmica do concreto o calor não é dissipado para o exterior com rapidez suficien te o que resulta em uma dilatação térmica livre desigual nas diversas partes do elemento de concreto A restrição à dilatação livre leva a tensões de compressão em uma parte do elemento e de tração em outra Caso as tensões de tração na superfície do elemento decorrentes da dilatação do núcleo sejam maiores do que a resistência à tração do con creto ou resultem em deformação por tração maior do que sua capacidade ver página 308 ocorrerá a fissuração superficial A situação real é complexa porque a fluência que é elevada em concretos muito novos alivia parte da tensão de compressão induzida no núcleo de forma que a veloci dade de mudança da temperatura também se torna um fator influente Esse comporta mento é discutido na página 493 Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 411 A restrição interna também pode ocorrer quando o concreto é lançado sobre uma superfície com uma temperatura muito inferior como no solo frio ou em fôrmas sem isolamento em tempo frio Nessas situações as diferentes partes do elemento de con creto entram em pega em diferentes temperaturas Posteriormente quando o núcleo do elemento de concreto esfria sua contração térmica é restringida pela parte externa já resfriada o que pode ocasionar a fissuração no interior As Figuras 824 e 825 apresentam exemplos de variações de temperatura que levam à fissuração quando a diferença de temperatura é maior do que 20 ºC limite sugerido por FitzGibbon865866 Para a diferença de 20 ºC considerando o coeficiente de dilata ção térmica do concreto como 10 x 106 ºC ver Tabela 84 a deformação diferencial é 200 x 106 Essa é uma estimativa realista da deformação por tração ver página 306 Podese mencionar ainda a experiência prática a seguir Em um pilar de concreto armado de seção quadrada de lado igual a 1 1 m pro duzido com 500 kgm de cimento Tipo 1 e 30 kgm de sílica ativa foi constatada uma elevação de 45 ºC acima da temperatura ambiente em 30 horas após o lançamento852 Uma elevação de temperatura semelhante pode ocorrer até mesmo em seções com menor dimensão igual a 05 m Não se deve permitir que a superfície do concreto res frie muito rapidamente ou seja as propriedades isolantes das fôrmas e o prazo para sua remoção devem ser controlados o 2 Tempo dias 3 4 Figura 824 Exemplo do padrão de variação de temperatura que ocasiona fissuração externa em uma grande massa de concreto A diferença de temperatura crítica de 20 ºC ocorre duran te o resfriamento866 412 Propriedades do Concreto o 2 Tempo dias 3 4 Figura 825 Exemplo do padrão de variação de temperatura que ocasiona fissuração interna em uma grande massa de concreto A diferença de temperatura crítica de 20 ºC ocorre duran te o aquecimento mas as fissuras surgem somente quando o interior tiver sido resfriado em função de uma variação de temperatura maior do que o exterior866 Na seção anterior foi mostrado que a maior causa do diferencial de temperatura em um elemento de concreto é a geração de calor pela hidratação do cimento Esse tema foi discutido na página 38 em que o calor de hidratação por unidade de massa de diferentes cimentos foi abordado Portanto é possível escolher um cimento Portland com uma composição química que resulte em uma baixa taxa de liberação de calor Entretanto em cimentos compostos a estimativa do calor de hidratação é mais com plicada Além do mais do ponto de vista do desenvolvimento do diferencial de tempe ratura não somente o calor de hidratação total mas também a velocidade deliberação são importantes Deve ser lembrado que quanto maior for a finura do cimento mais rápida será a hidratação de forma que evitar cimentos de elevada superficie específica pode ser útil A seleção do cimento entretanto é somente uma solução parcial pois é o con sumo de cimento por metro cúbico de concreto que determina em grande parte a geração de calor Portanto a solução está na utilização de baixos consumos de cimento bem como na adoção de cimentos compostos pois o cimento Portland é o responsável pela liberação de calor nas primeiras idades e pela reação química mais lenta das pozolanas É possível concluir que com o uso de baixos consumos de ci mentos compostos contendo grandes proporções de pozolanas a elevação máxima da temperatura pode ser reduzida e sua ocorrência pode ser atrasada Os benefícios Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 413 desse atraso são que o concreto terá maior resistência à tração e será menos susce tível à fissuração Em qualquer cimento a velocidade de hidratação é maior a temperaturas mais al tas de modo que resfriar o concreto fresco abaixo da temperatura ambiente ver na pró xima seção e realizar seu lançamento em uma temperatura baixa diminui a velocidade de liberação de calor Além disso a diferença entre a temperatura máxima do concreto e a temperatura ambientefina é reduzida Em grandes estruturas de concreto simples pode ser útil o uso de agregados com grande dimensão máxima 75 mm ou até mesmo 150 mm pois com isso é possível obter a redução da quantidade de água da mistura para uma determinada trabalhabi lidade Portanto com uma relação águacimento fixa o consumo de cimento pode ser diminuído Em estruturas como barragens de gravidade a relação águacimento pode ser alta até O 75 já que a resistência do concreto nesse caso tem pouca importância estrutural ao contrário da prevenção da fissuração e da durabilidade que são pontos críticos De qualquer forma é a resistência nas maiores idades que provavelmente é importante Já foram utilizadas misturas com consumo de cimento composto de 109 kg m 67 constituído por pozolanas O consumo de água era de 48 lm o abatimento de 40 mm e a resistência em corpos de prova cilíndricos aos 28 dias igual a 14 MPa867 Deve ser ressaltado que utilizar um consumo de cimento muito baixo não é somente econômico em si mas também resulta em economia em outras medidas usadas para controlar os efeitos indesejáveis do calor de hidratação do cimento como o resfria mento do concreto em canteiro por meio da circulação de água gelada através de tubos embutidos no concreto867 Podese ainda mencionar que algumas obras recentes de barragens foram cons truídas a partir do uso de concreto compactado com rolo com consumo de cimento de somente 66 kgm dos quais 30 eram cinza volante 854 Esse entretanto é um material especializado e a tecnologia associada está fora do escopo deste livro Será analisado agora o concreto armado em que é exigida uma resistência à com pressão muito maior em geral aos 28 dias e em que o uso de agregados de grandes dimen sões pode ser impraticável devido ao espaçamento das armaduras ou devido à obtenção desses agregados possivelmente não ser muito econômica Além disso não é permitida a incorporação de tubulação Apesar disso o maior problema é o mesmo do concreto simples se a perda de calor na superficie for elevada o interior da massa de concreto irá se aquecer mais do que o exterior Caso a diferença entre as temperaturas interna e exter na seja grande o bastante irá ocorrer fissuração Entretanto a abertura e o espaçamen to das fissuras podem ser controlados com um adequado detalhamento da armadura Fitz Gibbon865866 estimou que a elevação da temperatura em condições adiabáticas é de 12 ºC para cada 100 kg de cimento por metro cúbico de concreto independentemente do tipo de cimento utilizado para consumos de cimento entre 300 e 600 kgm A solução para o problema não é limitar a elevação de temperatura no interior mas prevenir a perda de calor pela superficie Dessa forma é admitido o aquecimento de toda a massa de concreto aproximadamente ao mesmo nível e portanto a expan são sem restrição é permitida Com o tempo ocorre o resfriamento de modo mais ou menos uniforme e a estrutura atinge suas dimensões finais novamente sem restrição Para evitar uma grande perda de calor as fôrmas e a superficie superior da estrutura devem ser adequadamente isoladas com poliestireno ou uretano Nas arestas e nos can 414 Propriedades do Concreto tos onde a perda de calor ocorre em mais de uma direção bem como em outras partes sensíveis da estrutura é necessário isolamento adicional Na prática a temperatura deve ser monitorada com o uso de termopares em vários pontos ajustandose o isolamento de acordo O isolamento precisa controlar a perda de calor por evaporação condução e radiação Para a primeira devem ser utilizados mem branas plásticas ou agentes de cura mas não aspersão ou represamento já que ambos possuem efeito de resfriamento Acolchoados com revestimento plástico são válidos para todas as formas de perda de calor mas placas de madeira reconstituída como sof tboards também podem ser usadas O isolamento deve ser mantido até que o diferencial de temperatura tenha sido reduzido a 10 ºC Outras medidas específicas também são necessárias para obter uma estrutura mo nolítica sem juntas frias Uma dessas medidas é o uso diferencial de aditivos retarda dores de modo que o concreto na parte inferior permaneça plástico até o término do lançamento possivelmente em 12 horas A exsudação também deve ser controlada Até o momento um dos maiores lançamentos contínuos de concreto foi em uma fundação em concreto armado contendo 12000 m de concreto853 É importante ressaltar que é necessário cuidado caso sejam lançados para a produ ção de um mesmo elemento monolítico concretos com propriedades térmicas diferen tes Um exemplo disso é uma placa de pavimento rodoviário lançada em duas camadas para tornar possível a inserção das barras de transferência nas juntas de contração que contenha diferentes cimentos compostos82 A restrição externa da movimentação térmica pode resultar em fissuração dos ele mentos mesmo os delgados de concreto armado Esse é o caso de paredes moldadas sobre uma fundação existente que restrinja a movimentação térmica devido à elevação da temperatura da parede de concreto As fissuras verticais através de toda a espessura da parede e de sua base podem se estender por uma considerável distância no sentido da altura da parede A prevenção da fissuração pode ser obtida com um adequado de talhamento das armaduras mas compreender o comportamento térmico do concreto é essencial para reduzir a gravidade do problema A longa discussão anterior sobre a elevação da temperatura em uma massa de concreto mostrou que a temperatura depende da posição do elemento estrutural bem como da idade do concreto e dos detalhes do isolamento As propriedades do concreto em uma região específica podem ser determinadas pela adoção de cura combinada à temperatura Essa é uma técnica em que um termopar inserido em uma determinada posição do concreto controla a temperatura de um banho na qual o corpo de prova de concreto esteja colocado estando o corpo de prova isolado da água A resistência e a fluência são as propriedades de maior relevância nos concretos curados com esse procedimento Saber a resistência pode ser útil para a determinação dos prazos de retirada das fôrmas ou para a aplicação de protensão A fluência é relevante para o projeto estrutural A determinação da temperatura em diferentes posições no interior da massa de concreto pode ser utilizada para ajustar o isolamento térmico a fim de minimizar os gradientes de temperatura no interior da massa Um tipo específico de lançamento contínuo de concreto é adotado em certos tipos de estruturas como arranhacéus e torres Nesses casos a fôrma é elevada de forma Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 415 contínua ou aproximadamente continua por um período de dias ou semanas pro cesso conhecido como fôrmas deslizantes8115 Fôrmas deslizantes horizontais podem ser utilizadas para a construção de meiosfios Concretagem em tempo quente Há alguns problemas específicos nas concretagens realizadas em tempo quente decor rentes tanto da temperatura mais elevada do concreto quanto em muitos casos do aumento da velocidade de evaporação da água do concreto fresco Esses problemas afetam a mistura o lançamento e a cura do concreto A concretagem em temperaturas altas não é um processo tão incomum ou especia lizado Na verdade é necessário adotar algumas medidas já conhecidas para minimizar ou controlar os efeitos da temperatura ambiente elevada da alta temperatura do con creto da baixa umidade relativa da alta velocidade do vento e da elevada incidência de radiação solar O que é necessário em todas as obras expostas a uma ou mais das condições anteriores é que sejam desenvolvidos técnicas e procedimentos apropriados e que eles sejam seguidos à risca A uniformidade é fundamental e desvios em relação aos procedimentos estabelecidos ocasionam problemas A temperatura elevada acelera o tempo de pega do concreto conforme definido pela ASTM C 40308 Ensaios realizados em argamassa de cimento e areia 83 no traço l 2 mostraram que o tempo de início de pega foi reduzido a aproximadamente metade pela variação de temperatura do concreto de 28 para 46 ºC O efeito foi semelhante em relações águacimento entre 040 e 060 mas o tempo de pega real era menor quanto menor fosse a relação águacimento83 A temperatura ambiente elevada causa uma demanda maior de água pelo concreto e aumenta a temperatura do concreto fresco As consequências disso são o aumento da velocidade de perda de abatimento e uma hidratação mais rápida que resultam em pega acelerada e em uma menor resistência do concreto em longo prazo ver página 359 Além disso a evaporação rápida pode causar fissuração por retração plástica e mapeamento sendo que o resfriamento subsequente do concreto endurecido pode in duzir a tensões de tração Em geral acreditase que a fissuração por retração plástica provavelmente ocorre quando a velocidade de evaporação é maior do que a velocidade com que a água de exsudação sobe à superfície entretanto foi observado que as fissuras também se formam sob uma película de água e isso só fica aparente após a secagem861 A velocidade de evaporação acima de 10 kgm2 por hora é considerada crítica814 As fissuras por retração plástica podem ser bastante profundas com aberturas variando entre 01 e 3 mm e podem ser bem curtas ou chegar a l m 862 Uma vez formadas dificilmente se fecham permanentemente814 A diminuição da umidade re lativa do ar favorece esse tipo de fissuração 89 de modo que na realidade as causas dessa manifestação parecem bastante complexas Segundo o ACI 305R9l814 o risco de fissuração plástica é o mesmo para as seguintes combinações de temperatura e umidade relativa 41 ºCe90 35 ºCe 70 24 ºCe 30 416 Propriedades do Concreto Uma velocidade do vento superior a 45 rns agrava a situação814 ou seja proteções contra o vento bem como contra a radiação solar são bastante úteis82º Outro tipo de fissuração na superfície do concreto fresco é causado pelo assen tamento diferenciado do concreto fresco devido a obstáculos ao assentamento como grandes partículas de agregado ou barras da armadura Afissuração por assentamento plástico pode ser evitada pelo uso de misturas mais secas por um bom adensamento e pela não permitissão de uma velocidade muito rápida de execução do concreto A fissuração por assentamento plástico também pode ocorrer em temperaturas normais mas em tempo quente algumas vezes a fissuração por retração plástica e a por assen tamento plástico são confundidas entre si Existem ainda algumas outras dificuldades na concretagem em tempo quente a incorporação de ar é mais difícil embora isso possa ser solucionado com o uso de maiores quantidades de aditivos incorporadores de ar Um problema relacionado a isso é que se for permitida a expansão de um concreto relativamente frio quando lançado a uma temperatura mais elevada os vazios se expandirão e a resistência será reduzida Isso ocorreria por exemplo em painéis horizontais mas não em verticais em fôrmas metálicas em que a expansão é impedida864 Serão analisados a seguir os passos que podem ser adotados para evitar ou redu zir os efeitos nocivos do tempo quente Antes costumava haver um limite máximo de temperatura em que a concretagem era admitida uma restrição que não era viável em países com temperaturas ambientes muito elevadas Apesar disso o limite para o lan çamento de concreto que será exposto a ambientes úmidos ou agressivos é de 30 ºC A norma britânica vigente sobre concretagem em altas temperaturas é a BS 850012006 Sempre que possível é aconselhável o lançamento do concreto na parte do dia em que as temperaturas sejam mais amenas e preferencialmente em um momento em que a elevação da temperatura ambiente ocorra logo após a pega do concreto ou seja depois da meianoite ou nas primeiras horas da manhã Vale ressaltar que devem ser realizadas misturas prévias do concreto na temperatura de lançamento esperada e não em qual quer outra temperatura como temperaturas de laboratório entre 20 e 25 ºC Existem várias medidas preventivas que podem ser adotadas Inicialmente o con sumo de cimento deve ser mantido o mais baixo possível para que o calor de hidrata ção não agrave os efeitos da temperatura ambiente elevada A temperatura do concreto fresco pode ser reduzida com o préresfriamento de um ou mais componentes da mis tura O lançamento do concreto à temperatura de 10 ºC é aconselhável embora possa ser impraticável A temperatura T do concreto recémmisturado pode ser facilmente calculada a partir das temperaturas de seus componentes com a seguinte expressão N de RT A NBR 149312004 que normaliza os procedimentos de execução de estruturas de concreto cita que devem ser adotadas medidas para evitar a perda de consistência e para reduzir a temperatura da massa de concreto nos casos de realização de concretagem em temperatura am biente 35 ºC especialmente com umidade relativa baixa s 50 e velocidade do vento alta A norma estabelece que logo após o lançamento e o adensamento devem ser realizados procedimen tos para reduzir a perda de água do concreto Quando a temperatura for superior a 40 ºC a menos que haja disposições estabelecidas no projeto ou pelo responsável técnico pela obra a concretagem deve ser suspensa Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 417 T 022TAG IAGc TgAGag 022AG AGC AGg onde T indica a temperatura ºC do concreto A G indica a massa do componente por unidade de volume de concreto e os sufixos a e e ag se referem respectivamente aos agregados ao cimento e à água tanto a adicionada como a contida nos agregados O valor 022 representa a relação aproximada entre o calor específico dos componentes secos e o da água Deve ser ressaltado que durante a noite os agregados e a água não se resfriam com a mesma velocidade que o ar ou seja suas temperaturas não podem ser consideradas iguais à temperatura do ar A temperatura real do concreto será um pouco maior do que a calculada pela ex pressão anterior devido ao trabalho mecânico realizado na mistura e ainda irá au mentar devido ao desenvolvimento do calor de molhagem e hidratação do cimento bem como ao calor transferido pelo ar e pelas fôrmas que devem ser resfriadas antes do lançamento do concreto Por exemplo supondose uma relação águacimento do concreto de 050 e uma relação agregadocimento de 56 a diminuição da temperatura do concreto fresco em 1 ºC pode ser obtida pela redução da temperatura do cimento em 9 ºC da água em 36 ºC ou dos agregados em 16 ºC Pode ser observado que a temperatura do cimento devido à sua quantidade relativamente pequena no concreto não é importante A utilização de cimento quente em si não é prejudicial à resistência mas é melhor que não seja usado cimento com temperaturas superiores a 75 ºC Esse argumento é relevante porque há certa desconfiança em relação ao cimento quente por vezes inclusive diversos efeitos prejudiciais são atribuídos ao seu uso Entretanto caso o cimento quente seja umedecido por uma pequena quantidade de água antes de se dis persar com os outros sólidos ele pode entrar em pega rapidamente e formar grumos de cimento Existem diversas maneiras de resfriar o agregado e a água de amassamento Os agregados graúdos podem ser resfriados pela aspersão de água gelada ou por enchar camento Outro método é o resfriamento por evaporação por meio de jatos de ar de preferência frios através do agregado úmido Os agregados miúdos também podem ser resfriados por ar inclusive já foi experimentado o congelamento com nitrogênio líqui do 819 mas para isso a superfície do agregado deve estar seca O resfriamento prévio do agregado em uma betoneira fechada por meio de gás carbônico liquefeito gelo seco cujo ponto de fusão é 78 ºC também já foi experimentadosis A água de amassamento pode ser resfriada ou substituída normalmente apenas em parte por gelo triturado ou em escamas O gelo é um meio altamente eficiente para o resfriamento pois 1 kg de gelo absorve 334 kJ quando se funde a O ºC quan tidade de calor quatro vezes maior do que a obtida com água a 20 ºC Todo o gelo deve se fundir antes do término da operação de mistura O nitrogênio líquido que absorve 240 kJkg quando se vaporiza a 196 ºC também pode ser utilizado parares friar a água até 1 ºC ou pode ser diretamente injetado em uma betoneira estacionária ou em um caminhãobetoneira imediatamente antes da descarga embora os custos do nitrogênio líquido e do equipamento necessário sejam elevados Considerando o custo para diminuir 1 ºC na temperatura do concreto o uso de bombas de calor para refrigeração da água é bastante econômico 813 mas obviamente é aplicável apenas em 418 Propriedades do Concreto centrais com betoneiras estacionárias Uma variedade de técnicas de resfriamento é descrita no ACI 2074R9384 e no ACI 305R91 814 é possível obter orientações sobre o isolamento e sobre a pintura de branco do equipamento utilizado para o armaze namento dos componentes do concreto bem como sobre a mistura e o transporte do concreto Após o lançamento o concreto deve ser protegido da radiação solar pois caso haja uma noite fria em seguida existe a probabilidade de ocorrência de fissuração cuja extensão estará diretamente relacionada à diferença de temperatura Um método efi ciente de resfriamento em tempo seco consiste em molhar o concreto e deixar que a água evapore Nesse método não ocorre resfriamento quando são utilizadas membra nas de cura de modo que são atingidas temperaturas mais altas Grandes áreas expos tas como pavimentos rodoviários e aeroviários são particularmente vulneráveis A cura apropriada em tempo quente pode ter menor duração Isso acontece por que um grau de hidratação avançado é atingido mais rapidamente do que em baixas temperaturas A ênfase na palavra apropriada se deve como já mencionado ao fato de a elevada temperatura também promover uma secagem mais rápida do concreto860 O maior interesse em relação a concretagem em tempo quente está relaciona do às condições quentes e secas Informações gerais sobre o comportamento e as propriedades do concreto lançado em condição climática quente e continuamente úmida não são disponibilizadas Dados obtidos de pesquisas específicas822 apresen tam grandes variações O que pode ser dito é que a ausência de secagem nas idades mais precoces do concreto é equivalente à provisão de cura úmida o que é vantajoso do ponto de vista de ganho gradual de resistência e de redução da retração por se cagem Apesar disso a temperatura inicial elevada exerce um efeito adverso sobre a resistência em longo prazo Também é importante considerar que a retração plástica pode ocorrer dependendo das características de exsudação do concreto e da expo sição ao vento Outras pesquisas821359 também indicaram que os efeitos da temperatura elevada nas primeiras idades são menos prejudiciais à resistência em longo prazo do que a fal ta de cura úmida Essa observação deve ser interpretada com extremo cuidado ao ser posta em prática considerando que a cura úmida é de extrema importância os efeitos nocivos da alta temperatura nas primeiras idades também são uma realidade Concretagem em tempo frio Antes de discutir as operações de concretagem reais deve ser analisada a ação do con gelamento sobre o concreto fresco A durabilidade do concreto endurecido sujeito a repetidos ciclos de gelo e degelo será tratada no Capítulo 11 No Capítulo 6 foi mencionado que a hidratação do cimento ocorre mesmo em temperaturas inferiores a 10 ºC portanto é racional questionar de que importa en tão a temperatura em que a água congela Caso o concreto que ainda não tenha entra do em pega congele a ação do congelamento será um tanto parecida com o que ocorre em um solo saturado sujeito à expansão por congelamento a água de amassamento congela com um consequente aumento do volume total do concreto Além do mais devido a não haver água disponível para as reações químicas a pega e o endurecimento do concreto são atrasados A partir dessa última observação concluise que caso o Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 419 concreto congele imediatamente após ter sido lançado não ocorrerá a pega e assim não haverá pasta de cimento capaz de interromper a formação de gelo Enquanto a baixa temperatura durar o processo de pega permanecerá paralisado Após o degelo o concreto deverá ser revibrado e então entrará em pega e endurecerá sem perda de resistência Entretanto devido à dilatação da água de amassamento durante o conge lamento a falta de revibração pode fazer com que o concreto entre em pega com um grande volume de poros e consequentemente sua resistência pode ser bastante baixa A revibração no descongelamento pode produzir um concreto adequado mas esse pro cedimento não é recomendado exceto quando for inevitável Caso o congelamento ocorra após o concreto ter iniciado a pega mas antes do desenvolvimento de uma resistência razoável a dilatação associada à formação do gelo causará desagregação e uma perda irreparável da resistência Entretanto se o concreto tiver adquirido resistência suficiente ele será capaz de resistir à temperatura de con gelamento sem danos não somente em virtude de sua maior resistência à pressão do gelo mas também devido ao fato de que grande parte da água de amassamento terá reagido com o cimento ou estará localizada em pequenos poros ou seja não poderá congelar No entanto é difícil determinar quando essa situação ocorre pois a pega e o endurecimento do cimento dependem da temperatura durante o período anterior ao real advento do congelamento Segundo o ACI 306R88855 o concreto ao alcançar a resistência à compressão de 35 MPa possui um grau de saturação abaixo do volume crítico desde que não tenha ocorrido ingresso de água externa no concreto Nesse es tágio o concreto é capaz de suportar um ciclo de gelo e degelo Valores mais elevados de resistência são recomendados em alguns outros países mas não há dados confiáveis disponíveis sobre a resistência em que o concreto pode suportar com sucesso tempe raturas inferiores a O ºC Em geral quanto mais avançada estiver a hidratação do cimento e maior for a resistência do concreto menor será a vulnerabilidade ao congelamento Essa situa ção pode ser expressa por meio do prazo mínimo de manutenção do concreto a uma determinada temperatura para que quando exposto ao congelamento não sofra da nos Valores típicos resultantes da média de diversas fontes 81058106 são apresentados na Tabela 8 7 A Figura 826 mostra a influência da idade na ocorrência do primeiro congelamento sobre a expansão do concreto é importante ressaltar a considerável di minuição na magnitude da expansão do concreto cujo endurecimento foi realizado por aproximadamente 24 horas e fica evidente que a proteção do concreto contra a ação do congelamento durante esse período é altamente recomendável A resistência a ciclos alternados de gelo e degelo também depende da idade do concreto quando ocorre o primeiro ciclo mas esse tipo de exposição é mais severo do que o congelamento prolongado sem períodos de degelo e ciclos demais podem causar danos mesmo a concretos curados a 20 ºC por 24 horas 868 Deve ser ressaltado que não existe relação direta entre a resistência ao congelamento do concreto novo e a durabi lidade do concreto maduro submetido a diversos ciclos de gelo e degelo 869 tópico tra tado no Capítulo 11 A Figura 112 no capítulo citado mostra a ausência de expansão durante o primeiro congelamento quando isso ocorre em idade maior do que um dia Isso embasa o ponto de vista expresso no ACI 306R88 em relação ao efeito de que a maioria dos concretos bem dosados armazenados a 10 ºC atinge a resistência de 35 MPa no segundo dia855 420 Propriedades do Concreto Tabela 87 Idade do concreto em que a exposição ao congelamento não causa danos Tipo de cimento Portland comum Portland de alta resistência inicial E i õ O B e E i Relação água cimento 04 05 06 04 05 06 30 25 20 15 10 05 o Idade horas na exposição quando a temperatura de cura anterior foi SºC lOºC 15ºC 35 25 15 50 35 25 70 45 35 20 15 10 30 20 15 40 30 20 Idade no congelamento 4 horas 8 horas 16 horas 2 3 4 Duração da exposição horas 5 36 horas 20ºC 12 17 25 7 10 15 6 Figura 826 Aumento do volume do concreto durante o congelamento prolongado em fun ção da idade no início do congelamento868 Operações de concretagem Quando a temperatura ambiente está continuamente inferior a O ºC o tempo pode ser sem sombra de dúvida considerado frio A situação é menos nítida quando existe uma grande variação diurna na temperatura Por praticidade a definição de tempo frio adotada pelo ACI 306R88855 pode ser utilizada segundo a qual o tempo frio é obtido quando existem duas condições a média das temperaturas máximas e mínimas regis tradas em três dias consecutivos é menor do que 5 ºC bem como a temperatura do ar durante no mínimo 12 horas em um período de 24 horas é de 1 O ºC ou menor Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 421 Nessas circunstâncias o concreto normal não deve ser lançado a menos que sua temperatura seja no mínimo 13 ºC para seções delgadas ou pelo menos 5 ºC quan do a menor dimensão do elemento de concreto for no mínimo 18 m 855 O concreto com agregados leves que possui menor condutividade térmica pode estar um pouco mais frio quando lançado Esse concreto também possui menor calor específico de modo que um determinado calor de hidratação do cimento protege de forma mais eficiente um concreto agregado leve do congelamento do que um concreto com agre gados normais Também é possível se beneficiar da utilização de cimentos de alta resistência inicial de misturas com maior consumo de cimento e baixa relação águacimento e de cimentos com alta taxa de liberação de calor ou seja que possuem elevados teores de C3S e C3A Podem ser usados aditivos aceleradores mas os aditivos à base de cloretos devem ser evitados caso haja armaduras Quando os agregados a água e o ar estão frios os componentes do concreto po dem ser aquecidos para que as temperaturas mínimas mencionadas sejam atingidas A água pode ser facilmente aquecida mas não é aconselhável ultrapassar temperaturas de 60 a 80 ºC devido a uma possível ocorrência da pega instantânea do cimento A proba bilidade de isso acontecer vai depender da diferença entre as temperaturas da água e do cimento É importante evitar que o cimento entre em contato com a água quente assim a ordem de colocação de materiais na betoneira deve ser adequadamente controlada Caso o aquecimento da água não resulte em uma elevação suficiente da temperatu ra do concreto os agregados também podem ser aquecidos Isso deve ser feito preferen cialmente pela passagem de vapor por serpentina em vez de vapor direto pois métodos que utilizaram este último processo resultaram em uma variação nos teores de umidade dos agregados O aquecimento do agregado acima de 52 ºC não é aconselhável 863 e por outro lado é importante que os agregados não contenham gelo já que o calor necessário à sua fusão resultaria em uma grande redução da temperatura do concreto A temperatura dos componentes da mistura deve controlada e a temperatura do concreto resultante deve ser calculada antecipadamente ver página 416 consideran dose inclusive a perda de calor durante o transporte do concreto Os objetivos incluem garantir que a temperatura do concreto seja alta o suficiente para prevenir o congela mento prematuro e assegurar que a pega não ocorra a uma temperatura muito alta o que poderia influenciar negativamente o desenvolvimento da resistência do concreto ver página 375 Além disso a alta temperatura do concreto fresco diminui sua traba lhabilidade e pode resultar em uma grande retração térmica Portanto é desejável que o concreto entre em pega entre 7 e 21 ºC A temperatura de 7 ºC se aplica a situações em que a temperatura do ar não é inferior a 1 ºC e o N de RT A NBR 14931 2004 em relação à concretagem em temperatura muito baixa estabe lece que a temperatura da massa de concreto não deve ser menor do que 5 ºC e que a menos que existam disposições estabelecidas em projeto ou definidas pelo responsável técnico pela obra não deve ser realizada concretagem quando houver previsão de queda de temperatura para menos de O ºC nas 48 horas seguintes Em relação a aditivos a mesma norma cita que deve haver comprova ção prévia do desempenho e os aditivos à base de cloretos não podem ser utilizados em estruturas de concreto conforme a NBR 61182014 versão corrigida 2014 422 Propriedades do Concreto elemento de concreto tem grande espessura O valor de 21 ºC é aplicável a quando a temperatura do ar é inferior a 18 ºC e a seção de concreto possui menos de 300 mm de espessura Em alguns países812837 toda a mistura de concreto é aquecida entre 40 e 60 ºC Essas temperaturas exercem um efeito adverso na trabalhabilidade e na resistência em longo prazo mas estas podem ser equilibradas justificadas por aspectos econômicos como reutilizar as fôrmas rapidamente e tornar desnecessário o aquecimento após o lançamento Além disso a temperatura inicial elevada acelera o processo de hidratação de modo que um aquecimento sem custos é gerado O lançamento sobre solo congelado não deve ser permitido e as fôrmas se possí vel devem ser aquecidas Após o lançamento o concreto deve ser protegido contra o congelamento por pelo menos 24 horas A secagem da superficie também deve ser prevenida em especial quan do o concreto está muito mais quente do que o ar ambiente Entretanto não deve ser aplicado nenhum processo de cura úmida de modo que o concreto tornese menos do que saturado Apesar de isso ir contra as recomendações usuais sobre a cura úmida deve ser destacado que o ar frio abaixo de 10 ºC não causa secagem excessiva Vários tipos de isolamento para o concreto lançado em tempo frio são descritos no ACI 306R88 reaprovado em 2007855 Um aspecto importante é a remoção do isola mento de uma maneira que evite uma variação abrupta da temperatura na superficie do concreto e o desenvolvimento de um gradiente de temperatura excessivo no interior do elemento de concreto O ACI 306R88 também fornece informações sobre a proteção e o aquecimento do concreto em tempo frio É importante destacar que os meios de aquecimento não devem fazer com que o concreto seque rapidamente permitir que alguma parte seja aquecida excessivamente e resultar em alta concentração de C02 na atmosfera Este último aspecto indica que os aquecedores à combustão a menos que disponham de ventilação não devem ser utilizados em ambientes fechados Uma alternativa para o lançamento do concreto de uma maneira que a água de amassamento normal não congele é a diminuição do ponto de congelamento da água para um valor bem inferior a O ºC É possível fazer isso com a utilização de aditivos anti congelantes O carbonato de potássio potassa por exemplo foi um dos primeiros des ses aditivos a ser utilizado896 desenvolvimentos mais recentes incluem o uso de nitrito de cálcio e nitrito de sódio Deve ser lembrado que esses sais inorgânicos atuam como aceleradores ver página 259 e não são corrosivos em relação ao aço Foram executa dos concretos com nitritos que resultaram em resistências significativas a temperaturas inferiores a 10 ºC817 Algumas vezes como acontece em relação aos aditivos surgem alegações816 por exemplo de que aditivos anticongelantes de composição desconhecida resultaram em concretos com ar incorporado com ganhos de resistência a uma tem peratura de 7 ºC ou até mesmo a uma temperatura inferior de 19 ºC Neste último caso entretanto o teor de sólidos dos aditivos é de 47 de modo que a provisão de uma quantidade adequada de água de amassamento pode não ser possível A aceitação prática de aditivos desse tipo ainda está por vir Sem a utilização de aditivos anticongelantes é possível lançar concretos com ar in corporado a O ºC pois assim que a hidratação inicia o ponto de congelamento da água dos poros é reduzido para que não ocorra o congelamento acima de aproximadamente 2 ºC O desenvolvimento da resistência de concretos com relações águacimento de Capítulo 8 Efeitos da temperatura no concreto 423 035 e 045 moldados a O ºC e armazenados em água do mar no laboratório a O ºC foi verificado por Gardner818 O autor observou que as resistências em longo prazo tanto à compressão quanto à tração podem ser comparadas aos valores obtidos em concretos armazenados a 16 ºC Esta última conclusão é semelhante à de Aitcin823 Ambos os es tudos indicam que a manutenção do concreto em água do mar a O ºC não é prejudicial Esse pode não ser o caso da manutenção ao ar à mesma temperatura Em todo caso em condições naturais de exposição a não ocorrência de queda de temperatura abaixo de O ºC não pode ser assegurada Referências 81 F M Lea and N Davey The deterioration of concrete in structures J Inst Civ Engrs No 7 pp 24895 London May 1949 82 A Neville Cement and concrete their interaction in practice in Advances in Cement and Concrete American Soe Civil Engineers pp 114 NewYork 1994 83 N 1 Fattuhi The setting of mortar mixes subjected to different temperatures Cement and Concrete Research 18 No 5 pp 66973 1988 84 ACI 2074R93 Cooling and insulating systems for mass concrete ACI Manual of Con crete Practice Part 1 1992 Materiais and General Properties of Concrete 22 pp Detroit Michigan 1994 85 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Wildegg Switzerland Technische Forschungs und Beratungss telle der Schweizerischen Zementindustrie 1968 428 Propriedades do Concreto 8107 F Wittmann and J Lukas Experimental study of thermal expansion of hardened cement paste Materiais and Structures 7 No 40 pp 24752 1974 8108 M S Abrams Compressive strength of concrete at temperatures to 1600F Temperature and Concrete ACI SP25 pp 3358 Detroit Michigan 1971 8109 L Johansson Flame cleaning of concrete CBI Reports 1575 6 pp Swedish Cement and Concrete Research Inst 1975 8110 D Whiting A Litvin and S E Goodwin Specific heat of selected concretes J Amer Concr Inst 75 No 7 pp 299305 1978 8111 D R Lankard D L Birkimer F F Fondriest and M J Snyder Effects of moisture con tent on the structural properties of portland cement concrete exposed to temperatures up to 500F Temperature and Concrete ACI SP25 pp 59102 Detroit Michigan 1971 8112 R Sarshar and G A Khoury Material and environmental factors influencing the com pressive strength of unsealed cement paste and concrete at high temperatures Mag Concr Res 45 No 162 pp 5161 1993 8113 S Goto and D M Roy The effect of wc ratio and curing temperature on the permeability of hardened cement paste Cement and Concrete Research 11 No 4 pp 5759 1981 8114 L Kristensen and T C Hansen Cracks in concrete core due to tire or thermal heating shock ACI Materiais Journal 91 No 5 pp 4539 1994 8115 A Neville Neville on Concrete An Examination of Issues in Concrete Practice Second Edition Book Surge LLC wwwcreatespacecom 2006 8116 E Menéndez and L Vega Analysis of behaviour of the structural concrete after the tire at the Windsor Building in Madrid Fire and M aterials 34 pp 95107 2009 8117 P J E Sullivan A probabilistic method of testing for the assessment of deterioration and explosive spalling of high strength concrete beams in flexure at high temperature Cement and Concrete Composites 26 pp 155162 2004 9 Elasticidade retração e fluência Muitas das discussões nos capítulos anteriores eram sobre a resistência do concreto que é de suma importância no projeto de estruturas de concreto Entretanto existe sem pre uma deformação associada a qualquer tensão e viceversa A deformação também pode decorrer de outras causas que não a tensão aplicada A relação entre tensão e deformação em um amplo intervalo é vital no projeto estrutural O tema deformação e de forma mais geral os diferentes tipos de deformação a que o concreto está sujeito constituem o assunto deste capítulo Assim como vários outros materiais estruturais o concreto é até certo ponto elás tico Um material é considerado perfeitamente elástico quando a deformação surge e desaparece imediatamente na aplicação e na retirada da tensão Essa definição não im plica uma relação tensãodeformação linear o comportamento elástico com relação tensãodeformação não linear é verificado por exemplo no vidro e em algumas rochas Quando o concreto é submetido à carga de longa duração carga mantida a defor mação aumenta com o tempo ou seja o concreto apresenta fluência Além disso sendo ou não submetido a um carregamento o concreto sofre contração na secagem o que resulta em retração As magnitudes da retração e da fluência são de mesma ordem que a deformação elástica decorrente de tensões dentro do intervalo usual de modo que os diversos tipos de deformação devem ser sempre considerados Relação tensãodeformação e módulo de elasticidade A Figura 91 apresenta uma representação esquemática da relação tensãodeformação de um corpo de prova de concreto carregado e descarregado por compressão ou por tração até uma tensão bem menor do que a resistência final Em ensaios de compressão algumas vezes é observada uma pequena concavidade voltada para cima no início do carregamento Isso decorre do fechamento de fissuras de pequena abertura préexisten tes devido à retração A partir da Figura 9 1 pode ser visto que a expressão módulo de elasticidade de Young a rigor somente pode ser atribuída à parte reta da curva tensão deformação ou quando não houver um trecho reto à tangente da curva na origem Esse é o módulo de elasticidade tangente inicial mas sua importância prática é limitada É possível encontrar o módulo tangente em qualquer ponto da curva tensãodeforma ção porém esse módulo se aplica somente a variações muito pequenas da carga acima ou abaixo da carga em que o módulo tangente é considerado 430 Propriedades do Concreto t Módulo tangente Deformação Figura 91 Representação esquemática da relação tensãodeformação do concreto A magnitude das deformações observadas e a curvatura da relação tensãodefor mação dependem pelo menos em parte da velocidade de aplicação da tensão Quando a carga é aplicada de modo extremamente rápido por exemplo em menos de 001 segundo as deformações observadas são bastante reduzidas e a curvatura da cur va tensãodeformação se torna muito pequena Um aumento de cinco segundos para cerca de dois minutos no tempo de carregamento pode aumentar a deformação em até 15 mas no intervalo de dois a 10 ou até mesmo 20 minutos normalmente o tempo necessário para ensaiar um corpo de prova em uma máquina comum de ensaios o au mento da deformação é bastante pequeno A relação entre a velocidade de deformação e a resistência discutida na página 648 pode ser importante O aumento da deformação enquanto a carga ou parte dela está atuando ocorre devido à fluência do concreto mas a dependência da deformação imediata na veloci dade de carregamento torna difícil a delimitação entre as deformações elástica e por fluência Para fins práticos é feita uma distinção arbitrária conforme segue a defor mação que ocorre durante o carregamento é considerada elástica e o subsequente au mento da deformação é atribuído à fluência O módulo de elasticidade que atende a esse requisito é o módulo secante da Figura 9 1 também conhecido como módulo corda O módulo secante é um módulo estático pois é determinado a partir de uma relação tensãodeformação experimental em corpos de prova cilíndricos ao contrário do mó dulo dinâmico analisado na página 438 Como o módulo secante diminui conforme o aumento da tensão a tensão em que ele foi obtido deve sempre ser citada Para fins de comparação a máxima tensão aplica da é selecionada como uma proporção fixa da resistência final Esse valor é estabelecido pela BS 18811211983 como 33 e pela ASTM C 46902 como 40 Para eliminar a fluência e instalar os medidores de deformação extensômetros são necessários pelo menos dois ciclos de précarregamento até a tensão máxima A tensão mínima deve ser tal que o corpo de prova cilíndrico não se mova O valor mínimo é especificado pela BS Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 431 1881121 1983 em 05 MPa e a ASTM C 46902 estabelece uma deformação mínima de 50 x 106 A curva tensãodeformação no terceiro ou no quarto carregamento apresenta somente uma pequena curvatura É importante destacar que dois componentes do concreto a pasta de cimento hi dratada e o agregado quando submetidos individualmente a carregamento apresen tam uma curva tensãodeformação sensivelmente linear Figura 92 embora existam alguns indícios da não linearidade da relação tensãodeformação da pasta de cimento hidratada9100 A forma de curva no material composto ou seja o concreto devese à presença de interfaces entre a pasta de cimento e o agregado e ao desenvolvimento de microfissuras de aderência nessas interfaces942 O desenvolvimento progressivo da mi crofissuração foi confirmado por meio de radiografia com nêutrons962 Esse desenvolvimento de microfissuras significa que a energia de deformação arma zenada é transformada na energia superficial das novas faces das fissuras Em razão de as fissuras se desenvolverem de forma progressiva nas interfaces fazendo ângulos variáveis com a carga aplicada em resposta à tensão localizada ocorre um aumento progressivo da intensidade da tensão localizada e da magnitude da deformação Em outras palavras uma consequência do desenvolvimento das fissuras é uma redução na área efetiva resistente à carga aplicada de forma que a tensão local seja maior do que a tensão nominal baseada na seção transversal total do elemento Essas alterações indicam que a deformação au menta em maior velocidade do que a tensão nominal aplicada e assim a curva tensãode formação continua a se curvar com um comportamento aparentemente pseudoplástico943 1000 2000 3000 Deformação 10 Figura 92 Curvas tensãodeformação da pasta de cimento do agregado e do concreto N de RT A NBR 85222008 estabelece que para a determinação do módulo de elasticidade o carregamento deve ser aplicado até alcançar uma tensão aproximada de 30 da resistência à compressão do concreto 432 Propriedades do Concreto Quando a tensão aplicada atinge um valor maior do que aproximadamente 70 da resistência final ocorre a fissuração da argamassa conectando as fissuras de aderência ver página 314 e a curva tensãodeformação se curva a uma taxa constante O desen volvimento de um sistema contínuo de fissuras reduz o número de trajetos de suporte de carga965 e em determinado momento a resistência final do corpo de prova é atingida Esse é o pico da curva tensãodeformação Caso a máquina de ensaios possibilite a redução da carga aplicada a deformação continuará a aumentar com a diminuição da tensão nominal aplicada Essa é a parte póspico da curva tensãodeformação que representa o amolecimento por deformação do concreto A parte descendente observada na curva tensãodeformação entretanto não é uma propriedade do material965 mas é influenciada pelas condições de ensaio Os principais fatores influentes são a rigidez da máquina de ensaios em relação à rigidez do corpo de prova e a taxa de deformação967 Uma curva tensãodeformação completa típica é apresentada na Figura 93936 É possível observar que se a curva tensãodeformação termina abruptamente no pico o material pode ser classificado como frágil Quanto menos íngreme for a parte descendente da curva tensãodeformação mais dúctil será o comportamento Caso a inclinação após o pico seja zero podese dizer que o material é perfeitamente plástico No projeto estrutural de concreto armado toda a curva tensãodeformação fre quentemente em uma forma idealizada deve ser considerada Por essa razão o com portamento do concreto de resistência muito alta é de interesse especial Esses concretos apresentam uma menor quantidade de fissuras do que o concreto de resistência normal durante todos os estágios de carregamento966 Consequentemente a parte ascendente da curva tensãodeformação é mais íngreme e linear até uma grande proporção da resis tência final A parte descendente da curva também é bastante íngreme ver Figura 94 de modo que o concreto de alta resistência é mais frágil do que o concreto normal na 60 Normal 6 o 40 P E o u O o 20 e 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Deformação 106 Figura 93 Curvas tensãodeformação de concretos ensaiados à compressão a uma taxa constante de deformação9 36 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 433 realidade geralmente se verifica a ruptura explosiva de corpos de prova de concretos de alta resistência ensaiados à compressão Entretanto o aparente comportamento frágil do concreto de alta resistência não é necessariamente refletido no comportamento de elementos de concreto armado produzidos com esse concreto963964 O comportamento do concreto de alta resistência também é de interesse em relação à deformação nos diferentes níveis de tensão Caso a tensão considerada por exemplo a tensão de serviço seja expressa como uma fração da resistência final referida como relação tensãoresistência podem ser feitas as seguintes observações Com a mesma re lação tensãoresistência quanto maior for a resistência maior será a deformação Na tensão máxima ou seja aquela correspondente à resistência final em um concreto de 100 MPa a deformação normalmente é de 3 x I03 a 4 x I03 em um concreto de 20 MPa é de cerca de 2 x I03 Entretanto sob a mesma tensão independentemente da resistência quanto mais resistente for o concreto menor será a deformação É possível concluir então que o concreto de alta resistência possui um maior módulo de elastici dade conforme visto na Figura 94 Aproveitando pode ser verificado que esse comportamento é contrastante com o observado em diferentes categorias de aço possivelmente porque a resistência da pas o 1000 2000 3000 4000 Deformação J06 Figura 94 Exemplos de curvas tensãodeformação de corpos de prova cilíndricos de concre to com resistência à compressão de até 85 MPa 434 Propriedades do Concreto ta de cimento hidratada é controlada pela relação gelespaço que supõese também influencia a rigidez do material cimentício Por outro lado a resistência do aço está relacionada à estrutura e aos limites entre os cristais mas não aos vazios de forma que a rigidez do material não é influenciada por sua resistência O concreto com agregados leves apresenta um trecho descendente mais inclinado da curva tensãodeformação ver Figura 93936 ou seja tem um comportamento um pouco mais frágil do que o concreto normal A curva tensãodeformação na tração possui forma semelhante à observada na compressão ver Figura 95 entretanto é necessária uma máquina de ensaios espe cial9 61 Na tração direta o desenvolvimento de fissuras exerce tanto o efeito de reduzir a área efetiva resistente à tensão quanto o de aumentar a contribuição das fissuras para a deformação total Essa pode ser a razão pela qual o afastamento da linearidade da cur va tensãodeformação na tração ocorre em uma relação tensãoresistência ligeiramente menor do que na compressão934 Expressões para a curva tensãodeformação Como a forma exata da curva tensãodeformação completa do concreto não é uma pro priedade do material em si mas dependente das disposições dos ensaios a formulação de uma equação para a relação tensãodeformação é de pouca importância Entretanto isso não contradiz a utilidade dessa equação na análise estrutural Foram feitas várias tentativas de desenvolvimento de equações mas provavelmente a melhor foi a sugerida por Desayi Krishnan944 o 200 400 600 Deformação 106 Figura 95 Exemplos de curvas tensãodeformação em tração direta baseada na ref 961 onde e deformação a tensão Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 435 eu deformação na tensão máxima E módulo tangente inicial considerado o dobro do módulo secante na ten são máxima amax ou seja 2amax E Eo A última consideração é questionável porque tanto amax quanto eu são fortemente in fluenciadas pelas condições de ensaio e uma forma mais geral da equação não condi cionada por essa consideração foi desenvolvida por Carreira Chu967 Expressões para o módulo de elasticidade Não há dúvidas de que o módulo de elasticidade aumente conforme o aumento da resistência à compressão do concreto mas não existe uma concordância sobre a forma exata dessa relação Isso não é surpresa tendo em vista o fato de que o módulo de elasticidade do concreto é influenciado pelo módulo de elasticidade do agregado e pela proporção volumétrica do agregado no concreto O primeiro raramente é conhecido de modo que algumas expressões como por exemplo a apresentada pelo ACI 31802998 consideram o módulo de elasticidade do concreto por meio de um coeficiente que é uma função da massa específica do concreto em geral elevando a massa específica à potência 15 Tudo o que pode ser dito de modo confiável é que o aumento do módulo de elasticidade do concreto é progressivamente menor do que o aumento da resistência à compressão Conforme o ACI 31802998 o módulo é proporcional à resistência ele vada à potência 05 A expressão para o módulo de elasticidade secante do concreto Ec recomendada pelo ACI 31802998 para cálculos estruturais aplicável a concretos normais é onde J é a resistência à compressão medida em corpos de prova cilíndricos normaliza dos expressa em MPa e Ec expresso em GPa Algumas expressões utilizam a potência 033 em vez de 05 e também adicionam um termo constante à equação Para concretos com resistências de até 83 MPa o ACI 363R92999 apresenta a se guinte expressão Ec 332º5 69 onde Ec é expresso em GPa e em MPa No intervalo de resistências entre 80 e 140 MPa Kakizaki et af995 obtiveram que o módulo de elasticidade Ec é aproximadamen te relacionado à resistência por meio da expressão Ec 36505 com as mesmas unidades anteriores Foi verificado que o módulo não é influenciado pela cura mas pelo módulo de elasticidade do agregado graúdo do concreto Essa de pendência é uma consequência da natureza bifásica do concreto984 A qualidade da aderência entre as duas fases é importante e pode influenciar o valor do módulo de 436 Propriedades do Concreto elasticidade do concreto quando a aderência é especialmente forte como no caso do concreto de alto desempenho ver página 706 Além do mais como esse concreto é produzido com agregados de alta resistência que têm maior probabilidade de possuir um alto módulo de elasticidade existe uma tendência de esse concreto apresentar um módulo de elasticidade maior do que o que seria esperado a partir de uma extrapolação das expressões do concreto comum Quando a massa específica do concreto p varia entre cerca de 2300 e 2500 kgm faixa considerada como a usual para o concreto normal o módulo de elasticidade em GPa dado pelo ACI 31802998 é Ec 43p15Cfº5 x106 O uso do coeficiente de potência 15 aplicado à massa específica do concreto pode não ser correto Segundo Lydon Balendran970 o módulo de elasticidade do agregado é proporcional ao quadrado de sua massa específica Qualquer que seja o valor do ex poente o princípio é que com um teor fixo de agregado a massa específica do concreto aumenta conforme o aumento da massa específica do agregado A natureza bifásica do concreto também implica que as proporções volumétricas do agregado e da pasta de cimento hidratada exercem influência sobre o valor do mó dulo de elasticidade a uma determinada resistência do concreto Como o agregado nor mal apresenta maior módulo de elasticidade do que a pasta de cimento hidratada um maior teor de um determinado agregado resulta em um maior módulo de elasticidade do concreto a uma determinada resistência à compressão O agregado leve possui menor massa específica do que a pasta de cimento hidrata da e exerce influência sobre o módulo de elasticidade de modo condizente Com a consi deração da massa específica do concreto na expressão do ACI 31802998 o concreto leve pode ser abrangido pela mesma expressão Deve ser destacado que devido ao módulo de elasticidade do agregado leve apresentar pouca diferença em relação ao módulo da pasta de cimento endurecida as proporções da mistura não influenciam o módulo de elasticidade do concreto com agregados leves 97 N de RT A NBR 61182014 versão corrigida 2014 estabelece que o módulo de elasticida de Ec deve ser determinado experimentalmente por meio do ensaio normalizado pela NBR 85222008 sendo considerado o módulo de deformação tangente inicial Quando não forem realizados ensaios o valor do módulo de elasticidade inicial pode ser estimado pelas seguintes expressões Eci 5600JTc para resistências características à compressão ifck de 20 a 50 MPa e Eci 215 103 125 3 para resistências características à compressão ifck de 55 a 90 MPa O coeficiente varia em função do agregado conforme os seguintes valores 12 basalto e diabásio 10 granito e gnaisse 09 calcário e 07 arenito Eci efck são expressos em MPa O módulo de deformação secante pode ser obtido pela NBR 85222008 ou pela ex pressão E aEci sendo ai 08 02 10 Embora haja expressões para idades menores do que 28 dias as expressões apresentadas são para a idade de 28 dias Cabe destacar que a NBR 61182014 versão corrigida 2014 se aplica a concretos normais com massa específica entre 2000 e 2800 kgm Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 437 Foi verificado que para concretos moldados e mantidos a O ºC a taxa de variação do módulo de elasticidade com o aumento da resistência do concreto é um pouco mais brusca do que em temperatura ambiente 959 mas a diferença aparentemente não é importante Até o momento tratouse do módulo de elasticidade na compressão Existem pou cos dados disponíveis sobre o módulo de elasticidade do concreto na tração Seu valor pode ser determinado por tração direta ou a partir da medida de deformações de cor pos de prova submetidos à flexão quando necessário deve ser aplicada uma correção em função do cisalhamento 95 A melhor hipótese que pode ser formulada em relação ao módulo de elasticidade na tração é que ele é igual ao módulo na compressão Isso foi amplamente verificado por meio de ensaios93497º e também pode ser visto a partir de uma comparação entre as Figuras 94 e 95 O módulo de elasticidade no cisalhamento módulo de rigidez normalmente não é determinado por medidas diretas Acreditase que as condições de cura em si não influenciem o módulo de elasticida de além do efeito da cura sobre a resistência Alguns relatos contrários969 possivelmente sejam explicados pelo fato de ter sido considerada a resistência de corpos de prova normalizados em vez da resistência do concreto em situações reais Além do mais é necessário distinguir a influência da cura sobre o módulo de elasticidade que também afeta a resistência da influência da condição de umidade durante o ensaio Os efeitos desta última sobre o módulo de elasticidade e sobre a resistência não são necessaria mente os mesmos tema que será discutido na página 626 Módulo de elasticidade dinâmico A seção anterior tratou exclusivamente do módulo de elasticidade estático que dá a de formação como resposta a uma tensão aplicada de intensidade conhecida Existe outro tipo de módulo designado como módulo dinâmico que é determinado pela vibração de um corpo de prova de concreto com a aplicação de uma tensão insignificante O procedimento para a determinação do módulo de elasticidade dinâmico é descrito na página 636 Em razão da ausência de uma tensão significativa não há indução de microfissura ção no concreto e não ocorre fluência Consequentemente o módulo dinâmico se refere a efeitos quase puramente elásticos Por essa razão o módulo dinâmico é considerado aproximadamente igual ao módulo tangente inicial determinado em ensaio estático e portanto é razoavelmente maior do que o módulo secante determinado por meio da aplicação de carga ao corpo de prova de concreto Esse ponto de vista contudo tem sido questionado968 e deve ser reconhecido que a heterogeneidade do concreto influen cia os dois módulos de formas distintas91 Portanto não se deve esperar que exista uma relação simples baseada no comportamento físico entre os dois módulos A relação entre o módulo de elasticidade estático e o módulo dinâmico que sem pre é um valor menor do que a unidade é maior quanto mais alta for a resistência do concreto99 e provavelmente devido a isso aumenta com a idade 91 A relação variável entre os módulos implica a inexistência de uma conversão simples do valor do módulo dinâmico Ed de fácil determinação em uma estimativa do módulo estático Ec cujo valor é necessário no projeto estrutural Apesar disso várias relações empíricas válidas 438 Propriedades do Concreto somente em um intervalo limitado foram desenvolvidas A mais simples é a proposta por Lydon Balendran970 conforme segue Ec083Ed Uma expressão que fazia parte da norma britânica sobre o dimensionamento de estruturas de concreto a BS CP 1101972 é Ec l25Ed 19 em que ambos os módulos estão expressos em GPa Essa expressão não se aplica a concretos contendo mais de 500 kg de cimento por m de concreto ou a concretos com agregados leves Para estes últimos foi sugerida a seguinte expressão939 Ec l04Ed4l Popovics957 sugeriu tanto para concretos leves quanto para normais que a relação entre os módulos estático e dinâmico seja uma função da massa específica do concreto da mesma forma que na relação entre o módulo estático e a resistência a saber Ec kE4p onde p é a massa específica do concreto e k é uma constante dependente das unidades de medida Qualquer que seja a relação entre os módulos considerase que ela não seja in fluenciada pelo ar incorporado pelo método de cura pela condição no ensaio ou pelo tipo de cimento utilizado911 O módulo dinâmico de elasticidade tem considerável importância para o estudo de variações em um único corpo de prova como por exemplo aquelas decorrentes de ataque químico Coeficiente de Poisson Quando uma carga uniaxial é aplicada a um corpo de prova de concreto isso produz uma deformação longitudinal no sentido da carga aplicada e ao mesmo tempo uma deformação transversal de sinal contrário A relação entre a deformação transversal e a deformação longitudinal é denominada coeficiente de Poisson independentemente do sinal da relação Em geral o interesse está nas consequências de uma compressão aplicada de modo que a deformação transversal é de tração mas a situação é análoga quando é aplicada uma carga de tração Para um material isotrópico e elásticolinear o coeficiente de Poisson é constante mas no concreto o coeficiente pode ser influenciado por condições específicas En tretanto para tensões em que a relação entre a tensão aplicada e a deformação longi tudinal seja linear o valor do coeficiente de Poisson do concreto é aproximadamente constante Esse valor dependendo das propriedades do agregado utilizado geralmente varia entre 015 e 022 quando é determinado a partir de medidas de deformações sob cargas de compressão O valor do coeficiente de Poisson sob cargas de tração é aparen temente o mesmo do valor à compressão970 Não existem dados sistemáticos sobre a influência dos diversos fatores sobre o coeficiente de Poisson Foi relatado que o concreto com agregados leves apresenta coe Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 439 ficiente de Poisson no limite inferior do intervalo970 Não se verificou994 a existência de influência do aumento da resistência com a idade ou do consumo de cimento sobre o valor do coeficiente de Poisson Essa observação necessita de confirmação pois seria esperado que as propriedades elásticas do agregado graúdo exercessem influência sobre o comportamento elástico do concreto Portanto não podem ser feitas generalizações sobre o coeficiente de Poisson mas essa falta de informação não é crítica tendo em vista que para a maioria dos concretos a variação de valores é pequena entre O 17 e 020 Ensaios em argamassa saturada mostraram que o valor do coeficiente de Poisson é maior com maiores velocidades de deformação Por exemplo verificouse960 que o aumento da velocidade de deformação de 3 x 106 por segundo para O 15 por segundo ocasionou um aumento do coeficiente de 020 para 027 Esse efeito pode não ser de validade geral A Figura 96 apresenta representações típicas da deformação longitudinal e da deformação transversal sob uma carga de compressão axial rápida e uniformemente crescente aplicada a um corpo de prova cilíndrico A deformação volumétrica também está representada Pode ser visto que acima de uma determinada tensão o coeficiente de Poisson aumenta de forma rápida Isso é causado pela extensa fissuração vertical de modo que de fato tratase de um coeficiente de Poisson aparente Com um novo au mento de tensão a velocidade de alteração da deformação volumétrica muda de sinal Continuando o coeficiente de Poisson ultrapassa o valor de 05 e a deformação volu 40 30 Transversal 20 6 Longitudinal o e 10 o 1000 o 1000 2000 Deformação 106 Figura 96 Deformações longitudinal transversal e volumétrica em um corpo de prova cilín drico sob tensão crescente N de RT A NBR 61182014 versão corrigida 2014 estabelece para tensões de compressão menores do que 05 fc resistência à compressão e tensões de tração menores do quefc resistên cia à tração direta o valor de 02 para o coeficiente de Poisson 440 Propriedades do Concreto métrica se torna de tração O concreto então não é mais um corpo verdadeiramente contínuo sendo esse portanto o estágio de ruptura ver página 308 Também é possível determinar o coeficiente de Poisson dinamicamente A situação fisica nesse ensaio é distinta da situação sob carregamento estático como é o caso da determinação do módulo dinâmico de elasticidade ver página 661 Devido a isso o valor do coeficiente de Poisson determinado dinamicamente é maior do que o obtido em ensaios estáticos sendo 024 um valor médio95 O método dinâmico de determinação do coeficiente de Poisson requer a medida da velocidade de pulso V e também da frequência fundamental de ressonância n da vibração longitudinal de uma viga de comprimento L ver página 663 O coeficiente de Poisson µ pode ser calculado a partir da expressão912 2 V 1µ 2nL 1 µ1 2µ uma vez que Edlp 2nL2 onde pé a massa específica do concreto O coeficiente de Poisson também pode ser encontrado a partir do módulo de elasti cidade dinâmico Ed como determinado no modo de vibração longitudinal ou transver sal ver página 634 e do módulo de rigidez G utilizando a expressão Ed µ 2G1 O valor de G geralmente é determinado a partir da frequência de ressonância de vibra ção à torção ver página 661 Os valores deµ obtidos por esse método são interme diários entre os encontrados por determinações estáticas diretas e a partir de ensaios dinâmicos Sob tensões mantidas a relação entre a deformação transversal e a deformação longitudinal pode ser denominada coeficiente de Poisson na fluência Os dados sobre essa relação são escassos Em baixas tensões o coeficiente de Poisson na fluência não é influenciado pelo nível de tensão o que indica que as deformações longitudinal e transversal decorrentes da fluência possuem a mesma proporção que as deformações elásticas correspondentes Isso implica dizer que o volume do concreto diminui con forme a evolução da fluência Acima de uma relação tensãoresistência aproximada de 05 o coeficiente de Poisson na fluência aumenta significativa e progressivamente com o aumento da tensão mantida993 Com uma relação tensão mantidaresistência acima de 08 a 09 o coeficiente de Poisson na fluência é maior do que 05 e com o passar do tempo sob tensão mantida ocorre a ruptura9102 ver página 474 Sob compressão multiaxial mantida945 o coeficiente de Poisson na fluência é me nor entre 009 e O 17 Variações de volume nas primeiras idades Quando a água sai de um corpo poroso não totalmente rígido ocorre a retração No concreto essa movimentação de água geralmente ocorre desde seu estado fresco até idades mais avançadas Serão analisados agora os diversos tipos de movimentação de água e suas consequências Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 441 Quando foi discutida a evolução da hidratação do cimento foram citadas as altera ções no volume resultantes A principal delas é a redução de volume do sistema cimento água Enquanto a pasta de cimento é plástica ela sofre uma contração volumétrica cuja magnitude é da ordem de 1 do volume absoluto do cimento seco913 Entretanto a extensão da hidratação antes da pega é pequena e uma vez desenvolvida certa rigidez do sistema da pasta de cimento hidratada a contração induzida pela perda de água devida à hidratação é bastante restringida A água também pode ser perdida pela evaporação através da superfície do concreto enquanto ele ainda está no estado plástico Uma perda semelhante ocorre a partir da sucção pelas camadas inferiores de concreto ou solo seco914 Essa contração é conhe cida como retração plástica em razão de o concreto ainda estar no estado plástico A intensidade da retração plástica é afetada pela quantidade de água perdida a partir da superfície do concreto que é influenciada pela temperatura pela umidade relativa do ambiente e pela velocidade do vento ver Tabela 91 Entretanto a velocidade da perda de água em si não possibilita prever a retração plástica9103 pois ela depende bastante da rigidez da mistura Caso a quantidade de água perdida por unidade de área supere a quantidade de água trazida à superfície pela exsudação ver página 216 e seja grande pode ocorrer fissuração superficial Esse é o fenômeno conhecido como fissuração por retração plástica citado na página 415 A prevenção total da evaporação de água ime diatamente após o lançamento elimina a fissuração 947 Conforme mencionado na seção Concretagem em tempo quente o meio eficaz para prevenir a fissuração por retração plástica é manter baixa a velocidade de evapo ração da água a partir da superfície do concreto É aconselhável que o valor de 1 kgm2 hora não seja ultrapassado 997 Deve ser lembrado que a evaporação aumenta quando a temperatura do concreto é muito maior do que a temperatura ambiente Nessas cir cunstâncias pode ocorrer a retração plástica até mesmo se a umidade relativa do ar for elevada Portanto o melhor é proteger o concreto contra o sol e o vento lançar e realizar o acabamento de forma rápida e iniciar a cura assim que possível após a etapa anterior O lançamento do concreto em um subleito seco deve ser evitado A fissuração também se desenvolve sobre obstruções ao assentamento uniforme como por exemplo armaduras ou grandes partículas de agregado Esta é denominada fissuração por assentamento plástico e é discutida na seção Concretagem em tempo quente Esse tipo de fissuração também pode ocorrer quando uma grande área hori zontal de concreto apresenta contração no sentido horizontal mais difícil do que verti Tabela 91 Retração plástica de pasta de cimento pura mantida ao ar a uma umidade relativa de 50 e temperatura de 20 ºC9 º14 Velocidade do vento ms o 06 10 7a8 Retração em oito horas após o lançamento 106 1700 6000 7300 14000 442 Propriedades do Concreto calmente sendo formadas fissuras profundas com um padrão irregular915 Essas fissu ras podem ser denominadas de forma apropriadaflssuras prépega As fissuras típicas de retração plástica geralmente apresentam paralelismo entre si são espaçadas de 030 a lm e possuem considerável profundidade Normalmente não se estendem até as bor das livres do concreto em razão de nesse local ser possível a contração não restringida A retração plástica será maior quanto maior for o consumo de cimento do concre to914 Figura 9 7 e menor for a relação águacimento9 73 A relação entre a exsudação e a retração plástica não é direta915 Por exemplo o retardo da pega possibilita a ocorrência de mais exsudação e resulta em maior retração plástica973 Por outro lado uma maior capacidade de exsudação previne uma secagem muito rápida da superfície do concre to reduzindo assim a fissuração por retração plástica Na prática o que importa é a fissuração Retração autógena Também acontecem variações de volume após a pega ter ocorrido tanto na forma de retração quanto de expansão A continuidade da hidratação quando existe um supri mento de água resulta em expansão ver na próxima seção mas quando a movimenta ção de água para a ou da pasta de cimento não é possível ocorre retração Essa retração é a consequência da saída de água dos poros capilares em função da hidratação do cimento ainda não hidratado processo que é conhecido como autodessecação A retração desse sistema conservativo é designada como retração autógena ou va riação autógena de volume e na prática ocorre no interior da massa de concreto A contração da pasta de cimento é restringida pelo esqueleto rígido da pasta de cimento 7000 Pasta de 6000 cimento V 5000 4000 o 3000 o o l 2000 x Argamassa 13 ae 050 Concreto com Íl consumo de cimento de 500 kgim 360 kgim 1000 o v1f 200 kgim 7 1000 14 12 34 1 2 3 4 8 24 Tempo desde o lançamento escala logarítmica horas Figura 97 Influência do consumo de cimento do concreto sobre a retração inicial ao ar a 20 ºC e umidade relativa de 50 com velocidade do vento de 10 ms914 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 443 já hidratada mencionado na seção anterior bem como pelas partículas de agregado Consequentemente a retração autógena do concreto é uma ordem de grandeza menor do que a da pasta de cimento pura974 Embora a retração autógena seja tridimensional ela normalmente é expressa como uma deformação linear de modo que possa ser considerada juntamente com a retração por secagem Os valores típicos de retração autógena são aproximadamente 40 x 10j na idade de um mês e 100 x 106 após cinco anos917 A retração autógena tende a au mentar com temperaturas altas com consumos elevados de cimento e possivelmente com cimentos mais finos946 e com aqueles contendo elevados teores de C3A e C4AF Com um teor constante de cimento composto um teor mais alto de cinza volante re sulta em menor retração autógena946 Como a autodessecação é maior com menores relações águacimento poderia ser esperado que a retração autógena aumentasse mas isso não ocorre devido à estrutura mais rígida da pasta de cimento hidratada nas bai xas relações águacimento Apesar disso com relações águacimento muito baixas a retração autógena é bastante alta já tendo sido registrado988 um valor de 700 x 10j para um concreto com relação águacimento de O 17 Conforme mencionado no parágrafo anterior a retração autógena é relativamen te pequena exceto em relações águacimento extremamente baixas Para fins práticos exceto em grandes estruturas de concreto massa como no caso do concreto de alto desempenho a retração autógena não necessita ser distinguida da retração causada pela secagem do concreto Esta última é conhecida como retração por secagem e na prática normalmente inclui a contração que ocorre devido à variação autógena do volume Uma visão integrada dos diversos tipos de retração é fornecida na ref 9159 Expansão A pasta de cimento ou o concreto quando curados de forma contínua em água desde o momento do lançamento apresentam um aumento líquido de volume e de massa Essa expansão decorre da absorção de água pelo gel de cimento As moléculas de água agem contra as forças de coesão e tendem a afastar as partículas de gel e o resultado é uma pressão de expansão Além disso o ingresso de água diminui a tensão superficial do gel o que ocasiona uma pequena expansão adicional918 Os valores típicos da expansão linear da pasta de cimento pura em relação às di mensões tomadas 24 horas após a moldagem são914 1300 x 106 após 100 dias 2000 x 106 após 1000 dias e 2200 x 106 após 2000 dias Esses valores de expansão assim como os de retração e de fluência são expressos como uma deformação linear em metros por metro A expansão do concreto é consideravelmente menor cerca de 100 x 106 a 150 x 106 para um concreto com consumo de cimento de 300 kgm3914 Esse valor é alcançado de seis a 12 meses depois da moldagem posteriormente ocorre apenas uma pequena expansão adicional A expansão é acompanhada por um aumento de massa na ordem de 1 914 Por tanto o aumento de massa é consideravelmente maior do que o aumento de volume 444 Propriedades do Concreto Isso se deve ao fato de a água ocupar o espaço criado pela diminuição de volume em razão da hidratação do sistema cimento água A expansão é maior em água do mar e também sob altas pressões condições que existem em estruturas de águas profundas Sob a pressão de 10 MPa correspondente à profundidade de 100 m a magnitude da expansão após três anos pode ser cerca de oito vezes maior do que sob pressão atmosférica910 A expansão que ocasiona a entrada de água do mar no concreto tem implicações em relação ao ingresso de cloretos ver página 590 Retração por secagem A saída de água do concreto mantido ao ar não saturado causa a retração por secagem Uma parte dessa saída de água é irreversível e deve ser diferenciada da movimentação de água reversível ocasionada por condições alternadas de conservação em ambientes secos e úmidos Mecanismo de retração A variação de volume do concreto durante a secagem não é igual ao volume de água removida A perda de água livre que ocorre primeiramente causa pouca ou nenhuma retração Com a continuidade da secagem a água adsorvida é removida e a variação de volume da pasta de cimento hidratada não restringida neste estágio é aproximada mente igual à perda de uma camada de água com espessura de uma molécula de água da superfície de todas as partículas de gel Como a espessura dessa molécula de água é cerca de l da dimensão da partícula de gel podese esperar918 que a variação linear das dimensões da pasta de cimento na secagem total seja da ordem de 10000 x 10j e já foram observados valores reais de 4000 x 106919 A influência da dimensão da partícula de gel sobre a secagem é mostrada pela pe quena retração de várias pedras de construção de granulação grosseira mesmo quando altamente porosas e pela elevada retração de folhelhos de granulação fina 918 A pasta de cimento curada em vapor a alta pressão que é microcristalina e possui uma pequena superfície específica apresenta retração de cinco a 10 vezes914 ou até 17 vezes920 menor do que uma pasta semelhante curada de modo convencional Também é possível que a retração ou parte dela esteja relacionada à remoção da água intracristalina Foi verificado que o silicato de cálcio hidratado sofre uma variação do espaçamento da rede cristalina de 14 para 09 nm devido à secagem921 O C3A hidra tado e o sulfoaluminato de cálcio apresentam comportamento similar922 Não está com provado se a movimentação de água associada à retração é inter ou intracristalina Entre tanto devido às pastas produzidas tanto com cimento Portland quanto com cimento de elevado teor de alumina e também com monoaluminato de cálcio moído apresentarem essencialmente retração semelhante a causa principal da retração deve ser buscada na estrutura física do gel em vez de em suas características quimicas ou mineralógicas922 A relação entre a massa de água perdida e a retração é mostrada na Figura 9 8 Para pastas de cimento puras as duas quantidades são proporcionais entre si já que não exis te água capilar presente e somente a água adsorvida é removida Entretanto misturas às quais sílica pulverizada foi adicionada e que por razões de trabalhabilidade exigiram maior relação águacimento contêm poros capilares mesmo quando completamente hi Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 445 3200 Teor de cimento Perda de água g Figura 98 Relação entre a retração e a perda de água de corpos de prova de pasta de cimen to e sílica pulverizada curados por sete dias a 21 ºC e então secos918 dratadas O esvaziamento dos capilares causa a perda de água sem retração mas uma vez que a água capilar tenha sido perdida ocorre a remoção da água adsorvida o que ocasiona a retração de mesmo modo que na pasta de cimento pura Assim a inclinação final das curvas da Figura 9 8 é a mesma Com concretos que contêm um pouco de água nos poros do agregado e em grandes cavidades acidentais foi verificada uma variação ainda maior na forma das curvas de perda de água em função da retração Em elementos de concreto a perda de água com o tempo depende da dimensão do elemento Um padrão geral da perda de água com a distância das superficies de secagem foi desenvolvido por Mensi et a975 considerando que a velocidade de difusão do vapor seja proporcional à raiz quadrada do tempo decorrido Os autores sugeriram que o que ocorre em um cilindro de diâmetro D1 em um tempo t 1 ocorrerá em um cilindro geometri camente semelhante de diâmetro kD 1 em um tempo k2t1 Em elementos reais de concreto a situação é mais complicada devido à presença das bordas955 ver Figura 99 Dados sobre o tempo necessário para que um concreto perca 80 da água evaporável com a secagem ocorrendo somente através de uma superficie são fornecidos na Tabela 92 Para a interpretação dos dados da perda de água na retração existe um compli cador adicional Enquanto nos corpos de prova de pequenas dimensões utilizados em laboratório a fissuração superficial é mínima e a retração potencial é alcançada em ele mentos de dimensões reais a fissuração superficial influencia a retração efetiva e causa a redistribuição das tensões internas A fissuração possivelmente também aumenta a 446 Propriedades do Concreto 700 X 700 X 2800 1 Dimensão do corpo de prova mm 2 3 4 5 6 Idade anos Figura 99 Perda de água em prismas de diversas dimensões umidade relativa do ar 55955 Tabela92 Indicativos de períodos de secagem do concreto1956 Duração da secagem para distâncias Temperatura Umidade Condutividade desde a superfície exposta de mm C Resistência relativa deumidade 50 100 200 5 Baixa Baixa Alta 3m 1 a 4a Média Média Média 5a 20 a 80 a Alta Alta Baixa 50 a 200 a 800 a 20 Baixa Baixa Alta lm 5m lya Média Média Média 2ya 10 a 40 a Alta Alta Baixa 25 a 100 a 400 a 50 Baixa Baixa Alta 10 d lm 5m Média Média Média 1 a 4a 15 a Alta Alta Baixa 10 a 40 a 150 a 100 Baixa Baixa Alta 1 d 4d 15 d Média Média Média lm 5m lya Alta Alta Baixa 1 a 6a 25 a d dias m meses a anos 1 A secagem é considerada como a perda de 80 da âgua evaporável velocidade de perda de água O tema da influência da dimensão do elemento de concre to sobre a retração é tratado na página 456 Fatores que influenciam a retração No que diz respeito à retração da pasta de cimento hidratada em si ela será maior quanto maior for a relação águacimento devido a esta última determinar a quantidade de água evaporável existente na pasta de cimento e a velocidade com que a água pode se mover em direção à superfície do elemento Brooks9 77 demonstrou que a retração da Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 447 pasta de cimento hidratada é diretamente proporcional à relação águacimento entre os valores de cerca de 020 e 060 Com maiores relações águacimento a água adicional é removida durante a secagem sem ter como resultado a retração977 Figura 9 8 A Tabela 93 apresenta valores típicos de retração por secagem de corpos de prova de argamassa e de concreto com seção quadrada de 127 mm de lado mantidos à tem peratura de 21 ºC e à umidade relativa de 50 por seis meses Esses valores não são mais do que uma orientação pois a retração é influenciada por diversos fatores A maior influência é exercida pelo agregado que restringe a retração que pode realmente ocorrer A relação entre a retração do concreto Se e a retração da pasta de cimento pura SP depende do teor de agregado no concreto a e é923 Se SPl a Os valores experimentais de n variam entre 12 e l 7914 com alguma variação decor rente do alívio de tensões na pasta de cimento pela fluência 935 A Figura 910 mostra resultados típicos para n l 7 A validade da estimativa da retração do concreto a partir da retração da pasta de cimento pura com a mesma relação águacimento e o mesmo grau de hidratação levando em conta o teor de agregado e o módulo de elasticidade do agregado foi con firmada por Hansen Almudaiheem972 A dimensão e a granulometria do agregado em si não influenciam a magnitude da retração mas agregados maiores possibilitam o uso de misturas com menor consumo de cimento resultando então em menor retração A alteração da dimensão máxima do agregado de 63 para 152 mm implica que o teor de agregado pode ser aumentado de 60 para 80 do volume total do concreto causando assim uma redução da retração em três vezes conforme mostra a Figura 9 10 Da mesma forma para uma determinada resistência o concreto de baixa trabalha bilidade contém mais agregado do que uma mistura de alta trabalhabilidade produzida com agregado de mesma dimensão e devido a isso o primeiro apresenta menor retra ção 918 Por exemplo o aumento do teor de agregado de 71 para 74 para a mesma relação águacimento causará uma redução da retração em aproximadamente 20 Figura 910 Tabela 93 Valores típicos de retração de corpos de prova de argamassa e de concreto com seção quadrada de 127 mm de lado mantidos à umidade relativa de 50 e a 21 c919 Relação agregadocimento 3 4 5 6 7 Retração após seis meses 10 para relações águacimento de 040 050 800 1200 550 850 400 600 300 400 200 300 060 1050 750 550 400 070 850 650 500 448 Propriedades do Concreto 10 R e l aç à o a Areia águacimento o 8 035 050 tlotOttawa01 8 l 06 tk o V 04 1llot o o o 02 11r o 20 40 60 80 100 Teor de agregado Figura 91 O Influência do teor de agregado no concreto em volume sobre a relação entre a retração do concreto e a retração da pasta de cimento pura923 As influências em conjunto da relação águacimento e do teor de agregado Tabela 93 e Figura 9 IO podem ser combinadas em um gráfico e é o que foi feito na Figura 911 mas deve ser lembrado que os valores de retração fornecidos não são nada mais do que típicos para a secagem em clima temperado Em termos práticos com relação águacimento constante a retração aumenta com o aumento do teor de cimento devido a isso resultar em um maior volume de pasta de cimento hidratada que é passível de retração Entretanto para uma dada trabalhabilidade que implica aproximadamente uma quantidade de água constante a retração não é afetada pelo aumento do con f o o o o l V 1600 1200 800 400 Teor de agregado em volume 70 80 o 03 04 05 06 07 08 Relação águacimento Figura 911 Influência da relação água cimento e do teor de agregado sobre a retração9 48 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 449 sumo de cimento ou pode até mesmo diminuir uma vez que a relação águacimento é reduzida e o concreto portanto tem maior capacidade de resistir à retração O padrão geral dessas influências sobre a retração9 76 é mostrado na Figura 912 O teor de água do concreto influencia a retração na medida em que reduz o volu me de agregado que exerce restrição Sendo assim em geral a quantidade de água da mistura pode indicar a extensão da retração a ser esperada seguindo o padrão geral da Figura 9 13 mas o teor de água em si não é um fator primário Em consequência disso misturas com mesma quantidade de água mas com composições bastante diferentes podem apresentar diferentes valores de retração982 Retornase agora ao efeito de restrição do agregado sobre a retração As propriedades elásticas do agregado determinam o grau de restrição dada Por exemplo agregados de aço resultam em uma retração 13 menor do que o agregado comum96 Com folhelho ex pandido o valor é 13 maior Essa influência do agregado foi confirmada por Reichard949 que obteve uma correlação entre a retração e o módulo de elasticidade do concreto que depende da compressibilidade do agregado utilizado Figura 914 A presença de argila no agregado diminui o efeito de restrição e como a argila em si está sujeita à retração a existência de películas de argila nos agregados pode aumentar a retração em até 70918 Mesmo no âmbito dos agregados comuns existe uma considerável variação na re tração do concreto resultante Figura 915 O agregado natural comum em si não está normalmente sujeito à retração mas existem rochas que retraem até 900 x 106 na secagem aproximadamente a mesma magnitude da retração do concreto produzido com agregado sem retração Agregados propensos à retração estão dispersos por diversos locais da Escó cia mas existem também em outras regiões São principalmente alguns doleritos e basal tos e algumas rochas sedimentares como a grauvaca e o argilito Por outro lado o granito o calcário e o quartzito têm provado de forma consistente não ser propensos à retração O concreto produzido com agregados que sofrem retração e que portanto apresenta grande retração pode levar a problemas de utilização das estruturas devido à excessiva de flexão ou ao empenamento Caso a retração elevada resulte em fissuração a durabilidade 1200 1100 o g 1000 900 800 050 Relação águacimento 045 700 300 400 500 600 700 800 Consumo de cimento kgm3 025 Figura 912 Padrão da retração em função do consumo de cimento da quantidade de água e da relação áua cimento concreto submetido à cura úmida por 28 dias e após seco por 450 dias 97 450 Propriedades do Concreto 800 700 600 4 6Y 500 jf o o 300 Á Relação Agregado agregadocimento 200 o seixo 25 Á seixo 58 100 seixo 90 granito 25 granito 58 X o gran ito 90 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 Quantidade de água kgm 3 Figura 913 Relação entre a quantidade de água do concreto fresco e a retração por secagem925 da estrutura pode ser afetada Por essas razões é aconselhável a determinação da retração de qualquer agregado suspeito O método de ensaio é estabelecido pela BS 812120 1983 e por meio dele é determinada a retração de um concreto de proporções fixas e com um dado agregado pela secagem a 105 ºC O ensaio não é para uso de rotina Quanto a isso é válido destacar que rochas que apresentam retração em geral também possuem elevada absorção o que pode ser visto como um sinal de alerta de que o agregado deve ser cuida dosamente investigado em relação às suas características de retração Uma forma possível de lidar com esses agregados é utilizar misturas de agregados de alta e baixa retração O concreto com agregados leves normalmente resulta em maior retração em gran de parte porque o agregado por possuir menor módulo de elasticidade oferece me nor restrição à retração potencial da pasta de cimento Os agregados leves que possuem uma grande proporção de material fino menor do que 75 µm têm ainda uma elevada retração já que o material fino resulta em maior teor de vazios As propriedades de cimento exercem pouca influência sobre a retração do concre to e Swayze9 26 mostrou que uma maior retração da pasta de cimento pura não implica necessariamente uma maior retração do concreto produzido com um determinado ci mento A finura do cimento é um fator relevante somente na medida em que as partícu Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 451 1200 1000 o u 800 o o o o l 600 400 Qo o º o o o Concreto leve Concreto normal 200 o 5 10 15 20 25 30 35 Módulo secante GPa Figura 914 Relação entre a retração por secagem após dois anos e o módulo de elasticidade secante do concreto à relação tensão resistência de 04 aos 28 dias9 49 1600 1200 o 800 lo 400 28 90 2 5 10 20 30 Dias Anos Tempo escala logarítmica Figura 915 Retração de concretos de proporções fixas mas produzidos com diferentes agregados e mantidos ao ar a 21 ºC e à umidade relativa de 509 24 O tempo foi contado desde o término da cura úmida aos 28 dias 452 Propriedades do Concreto las maiores do que por exemplo 75 µm que resultam comparativamente em pouca hidratação exercem um efeito de restrição similar ao do agregado Fora isso ao con trário de algumas sugestões anteriores o cimento mais fino não aumenta a retração do concreto produzido com agregado normal926941 ou leve9106 embora a retração da pasta de cimento pura seja aumentada94 Atualmente acreditase que a composição química do cimento não influencie a retração com exceção de cimentos com deficiência de sul fato de cálcio que apresentam uma retração bastante aumentada927 devido à estrutura inicial formada durante a pega determinar a estrutura subsequente da pasta de cimento hidratada 922 influenciando também portanto a relação gelespaço a resistência e a fluência Do ponto de vista do atraso da reação do cimento o teor ótimo de sulfato de cálcio é um pouco menor do que o que resulta na mínima retração928 Para qualquer cimento dado o intervalo dos teores de sulfato de cálcio que é satisfatório em relação à retração é mais estreito do que para o controle da pega A retração do concreto produzido com cimento de elevado teor de alumina é da mesma magnitude de quando é utilizado cimento Portland comum mas ocorre de for ma muito mais rápida919 A adição de cinza volante ou de escória granulada de altoforno aumenta a retra ção Especificamente com uma relação águacimento constante uma alta proporção de cinza volante ou de escória nos cimentos compostos resulta em aumento de retração até 20 de aumento no caso da cinza rolante e até 60 com altos teores de escória911 A sílica ativa aumenta a retração em longo prazo981 Provavelmente os aditivos redutores de água em si causem um pequeno aumento da retração O principal efeito é indireto já que o uso desses aditivos pode resultar em alterações na quantidade de água ou no consumo de cimento do concreto ou em ambos e é a ação combinada dessas variações que influencia a retração911 Foi verificado911 que os superplastificantes causam aumento da retração entre 10 e 20 Entretanto as alterações na retração observada foram muito pequenas para serem con sideradas confiáveis e de validade geral A partir das considerações anteriores pode ser esperado que a retração do concre to de resistência muito alta que contém superplastificante seja simplesmente a conse quência de fatores relevantes e opostos uma relação águacimento muito baixa e uma autodessecação elevada concomitante que resultam em baixa retração e um elevado consumo de cimento que leva a alta retração Dessa forma a abordagem habitual de es timativa da retração também se aplica ao concreto de resistência muito alta Entretanto a estrutura mais rígida desse concreto oferece restrição à magnitude da retração efetiva Foi verificado que a incorporação de ar não exerce efeito sobre a retração929 O cloreto de cálcio adicionado aumenta a retração em geral entre 10 e 50930 prova velmente em razão de ser produzido um gel mais fino e possivelmente devido à maior carbonatação dos corpos de prova mais maduros com cloreto de cálcio950 Influência da cura e das condições de conservação A retração ocorre ao longo de grandes períodos com algumas movimentações tendo sido observadas até mesmo após 28 anos924 ver Figura 916 mas uma parte da retra ção em longo prazo provavelmente decorre da carbonatação A Figura 916 em que o tempo está apresentado em escala logarítmica mostra que a velocidade de retração diminui rapidamente com o tempo Clj O o o o e o cE E P o o t e o lo o Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 453 120 100 80 60 40 20 perior tné rn eS V o e V o 10 28 Dias 90 2 5 10 20 30 Anos Tempo escala logarítmica Figura 916 Intervalo de curvas retraçãotempo para diferentes concretos mantidos em umi dades relativas de 50 e 709 24 A cura úmida prolongada atrasa a ocorrência da retração mas o efeito da cura sobre a extensão da retração é pequeno embora bastante complexo Em relação à pasta de ci mento pura quanto maior for a quantidade de cimento hidratado menor será o volume de partículas de cimento não hidratado que restringem a retração Dessa forma poderia ser esperado que a cura prolongada resultasse em maior retração918 entretanto a pasta de cimento hidratada possui menos água e se torna mais resistente com a idade sen do capaz de atingir grande parte de sua retração potencial sem a ocorrência de fissuras Contudo caso ocorra a fissuração no concreto por exemplo em volta das partículas de agregados a retração total medida no elemento de concreto aparentemente diminui Concretos bem curados retraem mais rapidamente94 e portanto o alívio das tensões de retração por fluência é menor Além disso o concreto sendo mais resistente possui uma inerente baixa capacidade de fluência Esses fatores podem superar a resistência à tração mais alta do concreto bem curado resultando em fissuração Em vista disso não surpre ende que sejam relatados resultados contraditórios sobre os efeitos da cura sobre a retra ção mas em geral a duração da cura não é um fator importante em relação à retração A amplitude da retração é pouco influenciada pela velocidade de secagem mas transferir o concreto diretamente da água para uma umidade muito baixa pode resultar em ruptura A secagem rápida não possibilita o alívio de tensões por fluência e pode ocasionar uma fissuração mais pronunciada Entretanto nem o vento nem a convecção forçada exercem qualquer efeito sobre a velocidade de secagem do concreto endureci do exceto durante os estágios mais precoces devido à condutividade de umidade do concreto ser tão reduzida que somente uma evaporação em velocidade muito baixa é possível a velocidade não pode ser aumentada pelo movimento do ar951 Esse fato foi confirmado experimentalmente952 consultar a página 319 para a evaporação a partir do concreto fresco A umidade relativa do meio em que o concreto está inserido exerce grande influên cia sobre a intensidade da retração conforme apresentado por exemplo na Figura 454 Propriedades do Concreto o o o 800 400 o o 28 Dias 90 2 5 10 Anos Tempo escala logarítmica a 2030 Figura 917 Relação entre a retração e o tempo para concretos mantidos em diferentes um i dades relativas9 24 Tempo medido desde o término da cura úmida aos 28 dias 917 A mesma figura também ilustra a maior retração absoluta comparada à expansão na água a expansão é cerca de seis vezes menor do que a retração ao ar com umidade relativa de 70 ou oito vezes menor do que a retração ao ar com umidade de 50 Pode ser visto então que o concreto mantido ao ar seco não saturado sofre retração mas expande em água ou em ar com umidade relativa de 100 Isso pode indicar que a pressão de vapor no interior da pasta de cimento é sempre menor do que a pressão de vapor saturado e é natural esperar que exista uma umidade intermediária em que a pasta esteja em equilíbrio higroscópico De fato Lorman931 cita que essa umi dade é de 94 mas na realidade o equilíbrio somente é possível em corpos de prova pequenos e praticamente sem restrição Quando se deseja estimar a retração em uma determinada umidade relativa com base em um valor conhecido de retração em outra umidade relativa pode ser utilizada a relação do ACI 209R92980 Isso é mostrado na Figura 918 que inclui também are lação proposta por Hansen Almudaiheen 9 72 Esta última indica um valor de retração relativa mais baixo do que o fornecido pelo ACI 209R92 em umidades relativas acima de 50 Os mesmos autores também apresentam valores de retração relativa no interva lo de 11 a 40 para o qual o ACI 209R92 não apresenta nenhum valor Previsão da retração Segundo o ACI 209R92980 o desenvolvimento da retração com o tempo obedece à equação t ssult 35 t Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 455 12 o 10 g 08 06 o 04 02 o 20 Ref 980 Ref 972 40 60 80 Umidade relativa 100 Figura 918 Valor relativo da retração em função da umidade relativa do ambiente confor me o ACI 209R92980 e Hansen Almudaiheem9 72 onde s retração após t dias desde o término da cura úmida de sete dias su1t retração final e t tempo em dias desde o fim da cura úmida A previsão da evolução da retração pela equação apresentada está sujeita a uma grande variabilidade mas a equação pode ser utilizada para estimar a retração final de um grande intervalo de concretos submetidos à cura úmida É possível ver que esperase que metade da retração final ocorra após uma secagem de 35 dias Para concretos cura dos a vapor o valor de 35 no denominador é substituído por 55 e o tempo t é contado desde o fim da cura a vapor de um a três dias O ACI 209R92980 fornece uma expressão geral para a previsão da retração por meio da modificação do valor padronizado por diversos coeficientes que considerem vários fatores Deve ser esperado um grande erro nessa abordagem Várias expressões para o cálculo da retração foram discutidas por Neville et al984 Essas expressões podem ser utilizadas para a estimativa da retração em longo prazo a partir de ensaios de curta duração em concretos reais Esses ensaios são necessários para uma previsão da retração com razoável confiança A BS 18815 1984 estabelece um método para a determinação da retração em curto prazo Os corpos de prova são secos por um período especificado sob condições esta belecidas de temperatura e de umidade A retração que ocorre nessas condições é apro ximadamente a mesma que a verificada após uma longa exposição ao ar com umidade relativa de cerca de 65919 e é maior do que a retração observada em ambientes exter nos nas Ilhas Britânicas A magnitude da retração pode ser determinada pela utilização de um quadro de medida acoplado a um micrómetro ou a um relógio comparador com 456 Propriedades do Concreto leitura de deformações de até 105 ou pelo uso de um extensômetro O ensaio americano é normalizado pela ASTM C 15793 A movimentação do ar pelo corpo de prova deve ser cuidadosamente controlada e a umidade relativa deve ser mantida em 50 O mé todo da ISO é descrito pela BS ISO 19202009 Retração diferencial Foi mencionado que a retração potencial da pasta de cimento pura é restringida pelo agregado Além disso também surge alguma restrição em função da retração não uni forme no interior do elemento de concreto em si A perda de umidade ocorre somente na superfície de modo que um gradiente de umidade se forma no elemento de concre to que então fica sujeito à retração diferencial A retração potencial é compensada pelas deformações decorrentes de tensões internas de tração próximo à superfície e de compressão no núcleo A ocorrência da secagem assimétrica pode resultar em empenamento É válido mencionar que os valores de retração citados são em geral os de retração livre ou retração potencial ou seja a retração sem restrições quer sejam internas ou externas em um elemento estrutural Ao considerar o efeito das forças de restrição no valor real da retração é importante ter em mente que as tensões induzidas são modifi cadas pela relaxação que pode evitar a fissuração conforme discutido na página 458 Como a relaxação ocorre somente lentamente ela pode prevenir a fissuração quando a retração se desenvolve de forma lenta Entretanto se a mesma magnitude de retração ocorrer de modo rápido ela poderá induzir a fissuração É a fissuração por retração que é de principal interesse O progresso da retração se dá gradualmente a partir da superfície em processo de secagem para o interior do concreto mas de forma muita lenta Foi verificado que a dessecação alcança a profundidade de 75 mm em um mês mas somente 600 mm após 10 anos914 Resultados955 de LHermite são mostrados na Figura 919 que permite obser var uma expansão inicial no interior Ross932 verificou que a diferença entre a retração em uma placa de argamassa na superfície e na profundidade de 150 mm é 470 x 106 após 200 dias Caso o módulo de elasticidade da argamassa seja 21 GPa a retração di ferencial pode induzir uma tensão de 10 MPa Como a tensão aumenta gradualmente ela é aliviada pela fluência mas mesmo assim pode ocorrer fissuração na superfície Em razão de a secagem ocorrer na superfície do concreto a magnitude da retração varia consideravelmente conforme o tamanho e a forma do elemento sendo uma fun ção da relação superfícievolume932 Parte do efeito do tamanho pode também decorrer da pronunciada retração por carbonatação de corpos de prova pequenos ver página 461 Assim para fins práticos a retração não pode ser considerada simplesmente uma propriedade inerente ao concreto sem que seja feita referência à dimensão do elemento de concreto N de RT A NBR 61182014 versão corrigida 2014 estabelece que em casos em que não seja necessária grande precisão o valor final da deformação específica de retração pode ser obtido a partir de valores já tabelados Esses valores tabelados variam em função da umidade relativa média ambiente e da temperatura do concreto e são válidos para concretos plásticos produzidos com cimento Portland comum Para situações mais rigorosas é apresentado um modelo para cálculo Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 457 Idade d ias 9 20 0 o 250 500 Distância da superficie mm Figura 919 Evolução da retração com o tempo expressa como uma função da distância da superfície em processo de secagem não sendo possível a secagem nas demais direções Valores da retração corrigidos em função das diferenças de temperatura 955 Diversas pesquisas mostraram de fato a influência do tamanho do elemento na retração A retração observada diminui com o aumento da dimensão mas acima de um determinado valor o efeito no início é menor embora pronunciado posteriormen te Figura 920 Aparentemente a forma do elemento também influencia porém como uma primeira aproximação a retração pode ser expressa como uma função da relação volumesuperfície do elemento e em princípio a correlação entre essa relação e o logaritmo da retração é linea53 Figura 921 Além disso a relação tem corre lação linear com o logaritmo do tempo necessário para ocorrer metade da retração Esta última correlação se aplica a concretos com diferentes agregados de forma que enquanto a magnitude da retração é influenciada pelo tipo de agregado utilizado a taxa na qual a retração final é alcançada não é afetada953 Tem sido argumenta do916983 que teoricamente a retração final é independente da dimensão do elemento de concreto mas para períodos reais deve ser aceito que a retração é menor em ele mentos maiores A influência da forma é secundária Corpos de prova em forma de perfil I apre sentam menor retração do que os cilíndricos com mesma relação volumesuperfície 458 Propriedades do Concreto 300 o o ii 200 o 250 500 750 1000 Largura do prisma mm Figura 920 Relação entre a retração axial e a largura de prismas de concreto de seção qua drada e relação comprimentolargura igual a 4 admitida a secagem em todas as superfícies 55 1500 u o OJ 2 o 1000 u 1 e e o o 500 ii o 20 40 60 80 100 120 140 160 Relação volumesuperfície mm Figura 921 Relação entre a retração final e a relação volumesuperfície953 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 459 com uma diferença média de 14953 Essa diferença pode ser explicada em termos da variação da distância média que a água deve percorrer até a superficie portanto não é significativa para fins de dimensionamento estrutural Fissuração induzida pela retração Conforme mencionado a importância da retração diferencial em estruturas está em grande parte relacionada à fissuração A rigor o objeto de preocupação é a tendência à fissuração devido à ocorrência ou não de fissuração não depender somente da retração potencial mas também da extensibilidade do concreto de sua resistência e de seu grau de restrição à deformação que pode resultar em fissuração 954 A restrição na forma da armadura ou de um gradiente de tensões aumenta a extensibilidade do concreto possibilitando o desenvolvimento de deformações bem superiores às correspondentes à tensão máxima Em geral é desejada uma alta extensibilidade do concreto pois ela permite que o concreto suporte maiores variações de volume O padrão esquemático de desenvolvimento de fissuras quando a tensão é aliviada pela fluência é mostrado na Figura 922 A fissuração somente pode ser evitada se a tensão induzida pela deformação devido à retração livre diminuída pela fluência for sempre menor do que a resistência à tração do concreto Dessa forma o tempo possui efeito duplo a resistência aumenta reduzindo assim o risco de fissuração mas por outro lado o módulo de elasticidade também aumenta de forma que a tensão induzida por uma determinada retração se torna maior Além disso o alívio por fluência diminui com a idade de modo que a tendência à fissuração se torna maior Um aspecto prático menor é que caso as fissuras decorrentes da retração restringida se formem nas primei ras idades e em consequência disso ocorra ingresso de umidade através das fissuras várias delas se fecham por colmatação autógena Um dos mais importantes fatores quanto à fissuração é a relação águacimento da mistura pois seu aumento tem a tendência de aumentar a retração e ao mesmo tempo reduzir a resistência do concreto O aumento no consumo de cimento também aumenta a retração e portanto a tendência à retração mas o efeito sobre a resistência é posi Tensão de tração induzida elástica Fluência Resistência à L do concreto Desenvolvimento de fissuração Tensão após o alívio pela fluência V Tempo Figura 922 Padrão esquemático do desenvolvimento de fissuras quando a tensão de tração devida à retração restringida é aliviada pela fluência 460 Propriedades do Concreto tivo Isso se aplica à retração por secagem Embora a carbonatação produza retração ela também reduz a movimentação de umidade sendo portanto vantajosa do ponto de vista da tendência à fissuração Por outro lado a presença de argila nos agregados resulta tanto em maior retração quanto em maior fissuração O uso de aditivos pode influenciar a tendência à fissuração por uma ação combina da de efeitos do endurecimento da retração e da fluência Em especial os retardadores podem resultar em uma maior retração a ser acomodada na forma de retração plástica ver página 441 e possivelmente aumentam a extensibilidade do concreto reduzindo portanto a fissuração Por outro lado caso o concreto tenha atingido a rigidez rapi damente não é possível a acomodação da provável retração plástica e sendo de baixa resistência ocorrem as fissuras A temperatura no lançamento determina as dimensões do concreto no momento em que ele deixa de apresentar deformação plástica ou seja sem perda de continui dade Uma queda subsequente da temperatura irá produzir uma contração poten cial Assim o lançamento do concreto em tempo quente implica maior tendência à fissuração Diferenças abruptas de temperatura ou de umidade produzem severas restrições internas representando portanto maior tendência à fissuração Da mes ma forma a restrição por meio da base de um elemento ou por outros elementos pode resultar em fissuração Esses são alguns fatores que devem ser considerados A fissuração real e a ruptura dependem de uma combinação de fatores e na realidade é raro que um único fator ad verso seja responsável pela fissuração do concreto A fissuração térmica nas primeiras idades é analisada pela CIRIA9160 Não existem métodos de ensaio normalizados para a determinação da fissuração devida à retração restringida mas o uso de um corpo de prova em forma de anel res tringido por um anel interno de aço pode ser informativo no que se refere a comparar a resistência à fissuração de diferentes concretos918979 A fissuração decorrente de diver sas causas é analisada no Capítulo 10 Movimentação de umidade Um concreto que tenha sido seco ao ar em determinada umidade relativa sofrerá expansão caso seja em seguida colocado em água ou exposto a uma umidade mais elevada Entretanto mesmo depois de uma prolongada permanência em água não será recuperada toda a retração por secagem inicial Para os concretos usuais a parte irreversível da retração representa entre 03 e 06 da retração por secagem914 com o menor valor sendo o mais frequente 925 A inexistência de um comportamento totalmen te reversível provavelmente se deve à introdução de ligações adicionais no interior do gel durante o período de secagem quando é estabelecido um contato mais próximo entre as partículas de gel Caso a pasta de cimento tenha sido hidratada até um grau consi derável antes da secagem ela será menos afetada por essa configuração mais próxima do gel quando estiver seca De fato foi constatado que a pasta de cimento pura curada em água por seis meses e então submetida à secagem não apresenta retração residual durante uma nova molhagem933 Por outro lado caso a secagem seja acompanhada por carbonatação a pasta de cimento se torna menos sensível à movimentação de umidade de forma que a retração residual é aumentada914 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 461 As influências da cura antes da secagem e da carbonatação durante a secagem na movimentação de umidade podem explicar a razão pela qual não existe uma relação simples entre a magnitude da movimentação de umidade e a retração A Figura 923 mostra a movimentação de umidade expressa como uma deforma ção linear da pasta de cimento submetida ao armazenamento alternado em água e ao ar com umidade relativa de 50933 A amplitude da movimentação de umidade varia conforme o intervalo de umidade e conforme ao composição do concreto Tabela 94 O concreto leve apresenta maior movimentação de umidade do que o concreto produ zido com agregados comuns Para um determinado concreto existe uma redução gradual na movimentação de umidade durante ciclos sucessivos provavelmente devido à criação de ligações adicio nais no interior do gel922 Caso os períodos de armazenamento em água sejam de du ração suficiente a continuidade da hidratação do cimento resulta em certa expansão adicional de forma que o aumento líquido das dimensões se sobrepõe à variação rever sível decorrente da secagem e molhagem919 Na Figura 923 isso é indicado pela leve inclinação da linha tracejada superior o 80 0 r o 4oo r1tlFtr11J f o 11llllI 400 1ljFfl E O 80 0 11t I êí l200 1I 2 5 10 20 50 1 00 200 400 600 l 000 Idade escala logarítmica dias Figura 923 Movimentação de um idade de uma mistura 1 1 de cimento e basalto pulveriza do mantida alternadamente em água e ao ar com 50 de umidade relativa em períodos de 28 dias933 Tabela 94 Valores típicos de movimentação de umidade de argamassas e concretos submetidos à secagem a 50 ºC e imersos em água9 19 Proporções da mistura em massa Cimento puro Argamassa 1 1 Argamassa 1 2 Argamassa 1 3 Concreto 1 24 Movimentação de umidade deformação linear 106 1000 400 300 200 300 462 Propriedades do Concreto Retração por carbonatação Além da retração por secagem a região superficial do concreto sofre retração por car bonatação e alguns resultados experimentais sobre a retração por secagem incluem os efeitos da carbonatação Entretanto as retrações por secagem e por carbonatação são de naturezas bastante distintas O processo de carbonatação será discutido no Capítulo 10 neste o objetivo é limi tado à retração por carbonatação Entretanto deve ser destacado que devido ao dióxi do de carbono ser fixado pela pasta de cimento hidratada a massa da pasta aumenta Em consequência disso também ocorre um aumento de massa do concreto Quando o concreto sofre secagem e carbonatação simultaneamente o acréscimo de massa devido à carbonatação pode em algum ponto dar uma ideia errônea de que o processo de secagem atingiu um estágio de massa constante ou seja o equilíbrio ver Figura 924 Essa interpretação de dados deve ser feita de forma cuidadosa958 A retração por carbonatação provavelmente é causada pela dissolução de cristais de CaOHi enquanto sob tensões de compressão impostas pela retração por seca gem e pela deposição do CaC03 em espaços livres de tensões A compressibilidade da pasta de cimento hidratada é portanto temporariamente aumentada Caso a carbona tação continue até o estágio de desidratação do CSH também é produzida retração por carbonatação9104 A Figura 9 25 mostra a retração por secagem de corpos de prova de argamassa submetidos à secagem ao ar livre de C02 em diferentes umidades relativas e também a retração após a carbonatação subsequente A carbonatação aumenta a retração nas um idades intermediárias mas não em 100 ou 25 Neste último caso não existe água suficiente nos poros do interior da pasta de cimento para que o C02 forme o ácido r 7 Ponto de equilíbrio Somente secagem 1 Ponto de equilíbrio aparente I I Secagem e carbonatação Tempo Figura 924 Perda de massa do concreto devida à secagem e à carbonatação958 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 463 400 Ç Retração 1600 2000 o 25 50 75 100 Umidade relativa Figura 925 Retração por secagem e por carbonatação de argamassa em diferentes umida des relativas9 37 carbônico Por outro lado quando os poros estão cheios de água a difusão do C02 na pasta de cimento é muito lenta Também é possível que a difusão dos íons cálcio a partir da pasta resulte na precipitação do CaC03 e em uma consequente obstrução dos poros superficiais9 37 A sequência de secagem e carbonatação exerce grande influência sobre a inten sidade total da retração A ocorrência simultânea desses dois fenômenos produz me nor retração total do que quando a secagem é seguida pela carbonatação ver Figura 9 26 devido a no primeiro caso grande parte da carbonatação ocorrer em um idades relativas acima de 50 Nessas condições a retração por carbonatação é reduzida Fi gura 925 A retração por carbonatação de concretos curados a vapor à alta pressão é muito pequena Quando o concreto está sujeito a ciclos alternados de molhagem e secagem ao ar contendo C02 a retração devida à carbonatação durante o ciclo de secagem setor na progressivamente mais perceptível A retração total em qualquer estágio é maior do que se a secagem ocorresse ao ar livre de C02937 de modo que a carbonatação aumenta a intensidade da retração irreversível e pode contribuir para a ocorrência de fissuras mapeadas no concreto exposto Essas fissuras são pouco profundas e são induzidas pela retração restringida da região superficial em oposição ao interior do concreto sem retração Entretanto a carbonatação do concreto antes da exposição aos ciclos alternados de molhagem e secagem reduz a movimentação de umidade em algumas situações em até aproximadamente a metade 938 Uma aplicação prática disso é realizar a précar 464 Propriedades do Concreto 400 o Retração por secagem 400 b o til 800 til ii 1200 Retração por 1600 secagem e secagem e subsequente carbonataçào carbonataçào simultâneas 2000 o 25 5 o 7 5 1 oo Umidade relativa Figura 926 Influência da sequência de secagem e carbonatação da argamassa na retração937 bonatação de elementos prémoldados imediatamente após a desmoldagem por meio da exposição aos gases de exaustão o que resulta então na obtenção de um concreto com baixa movimentação de umidade Entretanto as condições de umidade durante a carbonatação devem ser cuidadosamente controladas Várias técnicas de carbonatação de produtos de concreto são descritas no ACI 5 l 72R879 96 Compensação da retração pelo uso de cimentos 2 expans1vos A discussão anterior sobre a retração por secagem deve ter deixado claro que a retra ção é provavelmente uma das propriedades do concreto menos desejáveis Quando a retração é restringida ela pode resultar em fissuração por retração o que afeta esteti camente o concreto bem como o torna mais vulnerável ao ataque por agentes externos influenciando assim a durabilidade Entretanto até mesmo a retração não restringida é prejudicial Os elementos de concreto adjacentes sofrem retração e se afastam um do outro gerando assim fissuras externas A retração também é responsável por parte da perda de tensão inicial nas armaduras de concreto protendido Portanto não é surpresa que tenham sido feitas várias tentativas de desenvolvimen to de um cimento que na hidratação possa contrabalançar a deformação induzida pela retração Em casos especiais até mesmo a expansão do concreto durante o endureci mento pode ser vantajosa O concreto com esse cimento expansivo apresenta expansão 2 Essa seção foi em grande parte publicada na ref 9105 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 465 nos primeiros dias e um tipo de protensão é obtido pela restrição de sua expansão com uma armadura O aço é submetido à tração e o concreto à compressão Também é possível a restrição por meios externos Esse concreto é conhecido como concreto com retração compensada Também é possível a utilização de cimentos expansivos para produzir concreto au totensionante no qual a expansão restringida remanescente após a ocorrência de maior parte da retração é alta o suficiente para induzir tensões de compressão significativas no concreto93 até cerca de 7 MPa Embora consideravelmente mais caro do que o cimento Portland o cimento expan sivo é de grande valia para estruturas de concreto em que a redução da fissuração seja importante como por exemplo tabuleiros de pontes placas de pavimentos e tanques para armazenamento de líquidos Deve ficar claro que o uso desses cimentos não evita a ocorrência da fissuração O fato que ocorre é que a expansão inicial restringida equilibra de forma aproximada a retração normal subsequente e isso é mostrado na Figura 927 Normalmente buscase uma pequena expansão residual pois manter alguma tensão de compressão no concre to implica não haver desenvolvimento da fissuração por retração Tipos de cimentos expansivos Os primeiros cimentos expansivos foram desenvolvidos na Rússia e na França onde Lossier92 utilizou uma mistura de cimento Portland um agente expansor e um estabi lizador O agente expansor foi obtido pela calcinação de uma mistura de gipsita bau xita e giz formando sulfato de cálcio e aluminato de cálcio principalmente C5A3 Na presença de água esses compostos reagem formando sulfoaluminato de cálcio hidra tado etringita com consequente expansão da pasta de cimento O estabilizador uma o til e til e llJ o o til til e o u o Cura úmida Exposição normal 4 a 7 dias Concreto com retração compensada Concreto com cimento Portland Idade Figura 927 Representação esquemática das variações de comprimento de concretos com cimento Portland e com retração compensada baseada na ref 991 466 Propriedades do Concreto escória de altoforno lentamente retém o excesso de sulfato de cálcio e termina com a expansão Atualmente são produzidos três tipos principais de cimento expansivo mas somen te um o Tipo K está disponível comercialmente nos Estados Unidos A ASTM C 845 04 classifica os cimentos expansivos coletivamente denominados Tipo E1 conforme o agente expansor utilizado com cimento Portland e sulfato de cálcio Em cada caso o agente é uma fonte de aluminato reativo que reage com os sulfatos no cimento Portland formando a etringita expansiva Por exemplo no cimento Tipo K a reação é 4Ca0 3Alp3 S03 8Ca0 S03 2Hp 6Ca0 Hp 74Hp 33Ca0 Alp3 3CaS04 32Hp O composto resultante é conhecido como etringita O sulfato de cálcio reage rapidamente com o 4Ca0 3Alp3 S03 devido a estar presente em uma forma isolada985 diferentemente do C3A que faz parte do clínquer de cimento Portland Enquanto a formação de etringita no concreto maduro é prejudicial ver página 530 sua formação controlada nas idades iniciais após o lançamento do concreto é utilizada para a obtenção do efeito de compensação da retração Os três tipos de cimento expansivo normalizados pelo ACI 223R93991 e pela ASTM C 84504 são TipoK TipoM Tipo S que contém 4Ca0 3Alp3 S03 e CaO livre que contém os aluminatos de cálcio CA e C12A7 e que contém C3A em quantidade maior do que a normalmente presente no cimento Portland No Japão é produzido um cimento expansivo denominado Tipo O que utiliza um óxido de cálcio98 processado especialmente para produzir a expansão a partir do CaO livre O cimento Tipo K é produzido pela calcinação completa dos componentes ou pela moagem conjunta Também é possível como feito no Japão98 adicionar o agente ex pansor ao concreto na central Cimentos expansivos especiais contendo cimento de elevado teor de alumina para usos específicos em que seja necessária uma expansão extremamente elevada também podem ser produzidos992 Concreto com retração compensada A expansão da pasta de cimento resultante da formação da etringita é iniciada assim que a água é adicionada à mistura mas somente a expansão restringida é benéfica en tretanto não existe nenhuma restrição enquanto o concreto estiver no estado plástico ou tiver resistência muito baixa Por essa razão devem ser evitadas a mistura prolonga da986 e a demora antes do lançamento do concreto com cimento expansivo Por outro lado a expansão tardia no concreto em serviço pode causar desagrega ção como é o caso do ataque por sulfatos externos ver página 530 Portanto é impor tante que a formação da etringita termine após alguns dias e isso ocorre quando o S03 ou o Al20 3 é esgotado A ASTM C 84504 prescreve para argamassas uma expansão máxima em sete dias entre 400 x 106 e l000 x 106 e a expansão aos 28 dias deve ser no máximo 15 maior do que o valor aos sete dias A expansão aos 28 dias é uma verificação da expansão tardia Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 467 Como a formação da etringita exige uma grande quantidade de água é necessária a cura úmida do concreto com cimento expansivo para que os beneficios plenos do uso desse cimento sejam obtidos987 O ACI 223R93991 apresenta informações sobre o uso de cimentos expansivos bem como sobre a obtenção de concretos com retração compensada mas algumas caracte rísticas desse tipo de concreto devem ser comentadas Sua demanda de água é cerca de 15 maior do que quando somente cimento Portland é utilizado Entretanto como parte dessa água adicional é combinada muito precocemente a resistência do concreto é pouco afetada 991 Outra forma de interpretar essa situação é dizer que para a mesma relação águacimento o concreto produzido com cimento expansivo Tipo K resulta em uma resistência à compressão aos 28 dias aproximadamente 25 maior do que o con creto produzido somente com cimento Portland94985 Para uma determinada quantidade de água a trabalhabilidade do concreto com cimento expansivo é menor e a perda de abatimento é maior986 Os aditivos usuais podem ser utilizados com o concreto com retração compensada mas são necessárias misturas experimentais prévias em razão de alguns aditivos em especial os incorporadores de ar poderem não ser compatíveis com alguns cimentos expansivos955986 Como o cimento expansivo apresenta maior teor de sulfato de cálcio que é mais mole do que o clínquer de cimento Portland esse cimento possui uma elevada superficie específica normalmente 430 kgm2 A finura excessiva ao provocar a rápida hidrata ção pode levar à expansão prematura991 o que é ineficaz pois o concreto em idade muito precoce é incapaz de oferecer restrição A expansão será maior quanto maior for o consumo de cimento do concreto e quanto maior for o módulo de elasticidade do agregado93 devido a este último restringir a expansão da pasta de cimento A ASTM 87809 estabelece um método de ensaio para a determinação da expansão restringida do concreto com retração compensada Esse método de ensaio pode ser utilizado para o estudo da influência de vários fatores sobre a expansão Sílica ativa pode ser adicionada ao concreto com retração compensada com o obje tivo de controlar a expansão excessiva990 Ensaios realizados em pasta de cimento Tipo K989 mostraram que a presença de sílica ativa acelera a expansão a expansão entre tanto é interrompida antes de o Ca03Al20 3S03 ser utilizado provavelmente devido à diminuição do pH É desejável que não ocorra expansão em longo prazo portanto é adequada a diminuição do período de cura úmida para quatro dias Caso após as reações expansivas o cimento apresente deficiência em sulfatos o concreto fica suscetível ao ataque por sulfatos ver página 529 e esse pode ser o caso dos cimentos Tipo Me Tipo S94 Fluência do concreto3 Foi visto que a relação entre a tensão e a deformação do concreto é uma função do tempo O aumento gradual da deformação com o tempo sob a ação de uma carga decorre da fluência Fluência pode então ser definida como o aumento da deformação sob uma tensão mantida Figura 928 e como esse aumento pode ser em diversas 3 Para informações completas sobre este tema consultar A M Neville W Dilger and J J Brooks Creep of Plain and Structural Concrete London Construction Press Longman Group 1983 468 Propriedades do Concreto ocasiões tão grande quanto a deformação no carregamento a fluência é de grande importância nas estruturas A fluência também pode ser vista a partir de outro ponto de vista Caso a restrição seja tal que um elemento de concreto sob tensão fique sujeito a uma deformação cons tante a fluência irá se manifestar como uma diminuição progressiva da tensão com o tempo9107 Essa forma de relaxação é mostrada na Figura 929 t0 Tempo a Retração de um corpo de prova não carregado Deformação elástica real t0 Tempo b Variação da deformação de um corpo de prova carregado e em secagem Fluência baseada na definição aditiva Retração do corpo de prova não carregado Deformação elástica nominal D Fluência to Tempo Defo rmação elástica nominal c Fluência de um corpo de prova carregado em equilíbrio higroscópico com o ambiente Fluência por secagem Fluência básica j Retração to Tempo d Variação da deformação de um corpo de prova carregado e em secagem Deformação elástica nominal Figura 928 Deformações dependentes do tempo no concreto submetido a uma carga mantida 6 o e 14 13 12 li 10 9 8 7 6 5 o 20 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 469 ioa 40 60 80 100 120 140 160 Idade dias Figura 929 Relaxação9 107 da tensão sob deformação constante de 360 x 106 Em condições normais de carregamento a deformação instantânea observada de pende da velocidade de aplicação da carga e inclui não somente a deformação elásti ca mas também parte da fluência É difícil distinguir de forma precisa a deformação elástica imediata da fluência inicial entretanto não há interesse prático nisso já que é a deformação total induzida pela aplicação da carga que importa Como o módu lo de elasticidade do concreto aumenta com a idade a deformação elástica diminui gradualmente e a rigor a fluência deve ser considerada uma deformação excedente à deformação elástica no momento em que a fluência começa a ser determinada Figu ra 928 Com frequência o módulo de elasticidade não é determinado em diferentes idades e a fluência é simplesmente considerada um incremento da deformação além da deformação elástica inicial Essa definição alternativa embora teoricamente menos exata não introduz um erro severo e frequentemente é de uso mais conveniente exceto em análises muito rigorosas Até o momento foi analisada a fluência do concreto mantido em condições em que não ocorre retração nem expansão Caso o elemento esteja em processo de secagem durante a aplicação da carga normalmente se considera que a fluência e a retração são aditivas A fluência é então calculada como a diferença entre a deformação total com o tempo do elemento carregado e a retração de um elemento semelhante não carregado e mantido em mesmas condições pelo mesmo período Figura 928 Essa é uma sim plificação conveniente mas como mostrado na página 478 a retração e a fluência não são fenómenos independentes aos quais o princípio da superposição possa ser aplicado e de fato o efeito da retração sobre a fluência é o aumento da magnitude desta última No caso de diversas estruturas reais entretanto a fluência e a retração ocorrem de forma simultânea e o tratamento das duas em conjunto é do ponto de vista prático frequentemente conveniente 470 Propriedades do Concreto Por essa razão e também devido à grande maioria dos dados disponíveis sobre a fluência ter sido obtida com base na consideração das propriedades aditivas da fluência e da retração a discussão neste capítulo irá considerar em sua maior parte a fluência como uma deformação a mais em relação à retração Entretanto quando houver a necessidade de uma abordagem mais profunda será feita a distinção entre a fluência do concreto sem movimentação de umidade entre ele e o meio fluência verdadeira ou bási ca e a fluência adicional ocasionada pela secagem fluência por secagem Os termos e as definições envolvidos são apresentados na Figura 928 Caso a carga mantida seja removida a deformação diminui imediatamente em uma proporção igual à deformação elástica na mesma idade em geral menor do que a defor mação elástica no carregamento Essa recuperação instantânea é seguida por uma dimi nuição gradual da deformação denominada recuperação da fluência Figura 930 A forma da curva de recuperação da fluência é bastante parecida com a da curva da fluên cia exceto que a recuperação alcança seu valor máximo muito mais rapidamente9108 A recuperação da fluência não é completa e a fluência não é um fenômeno simplesmente reversível de modo que qualquer período de carga mantida mesmo somente por um dia resulta em uma deformação residual A recuperação da fluência é importante para a previsão da deformação do concreto sob o efeito de uma tensão variável no tempo Fatores que influenciam a fluência Na maioria das pesquisas a fluência foi estudada de forma empírica para determinar de que maneira ela é afetada pelas diversas propriedades do concreto Uma dificuldade na interpretação dos dados disponíveis está no fato de que ao dosar o concreto não é possível alterar um fator sem provocar uma alteração em pelo menos um outro Por exemplo o consumo de cimento e a relação águacimento de uma mistura para uma determinada trabalhabilidade variam ao mesmo tempo Entretanto determinadas in fluências são aparentes Algumas se originam de propriedades intrínsecas da mistura e outras de condições externas Em primeiro lugar deve ser destacado que o papel do agregado é principal mente de restrição e que é a pasta de cimento hidratada que sofre fluência Os agregados normais habituais não são passíveis de fluência sob as tensões existentes no concreto 1200 f 1000 o 800 o 600 ê 400 E õ 200 J u E OE o Recuperação insta 1 Recuperação I J d ftl ên ia z 1 1 1 1 Deformação residual 1 1 o 20 40 60 80 1 00 120 140 160 1 80 200 Tempo desde a aplicação da carga dias Figura 930 Fluência e recuperação da fluência de um corpo de prova de argamassa man tido ao ar em umidade relativa de 95 submetido a uma tensão de 148 MPa e em seguida descarregado9 1º8 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 471 Portanto a situação é semelhante ao caso da retração ver página 447 A fluência então é uma função do teor volumétrico de pasta de cimento no concreto mas essa relação não é linear Foi mostrado9109 que a fluência do concreto e o teor volumétrico de agregado g e o teor volumétrico de cimento não hidratado u estão relacionados por meio de e l logE a 1og c 1gu onde cP é a fluência da pasta de cimento pura de mesma qualidade que a utilizada no concreto e 31 µ a E 1 µ 21 2µE Nesse caso µª eµ são respectivamente o coeficiente de Poisson do agregado e o do ma terial envolvente concreto e E e E são respectivamente o módulo de elasticidade do agregado e o do material envolvente Essa relação se aplica tanto ao concreto produzido com agregados normais quanto ao concreto com agregados leves911 0 A Figura 9 31 mostra a relação entre a fluência do concreto e seu teor de agre gado ignorando o volume de cimento não hidratado Deve ser destacado que na maioria dos concretos usuais a variação do teor de agregado é pequena mas um 34 32 30 b 28 X 26 24 22 20 o 01 02 03 04 05 logl 1 g 06 07 08 Figura 931 Relação entre a fluência e após 28 dias de carregamento e o teor de agregado g para corpos de prova mantidos em condição úmida e carregados na idade de 14 dias até uma relação tensãoresistência de OSo9 09 472 Propriedades do Concreto aumento nesse teor em volume de 65 para 75 pode causar uma diminuição de até 10 na fluência A granulometria a dimensão máxima e a forma do agregado têm sido indicadas como fatores influentes na fluência Entretanto sua principal influência está no efeito que exercem direta ou indiretamente sobre o teor de agregado9 109 desde que o adensa mento pleno do concreto seja obtido em todos os casos Existem algumas propriedades físicas do agregado que influenciam a fluência do concreto e o módulo de elasticidade do agregado provavelmente é o fator mais impor tante Quanto maior for o módulo maior será a restrição dada pelo agregado à fluência potencial da pasta de cimento hidratada Isso fica evidente a partir da expressão de a mostrada anteriormente A porosidade do agregado também influencia a fluência do concreto mas em ra zão de os agregados de porosidade elevada geralmente terem menor módulo de elas ticidade é possível que a porosidade não seja um fator independente em relação à fluência Por outro lado podese perceber que a porosidade do agregado e mais ainda sua absorção apresentam um papel direto na movimentação de umidade no interior do concreto Essas trocas de umidade podem ser associadas à fluência na medida em que produzem condições que contribuem para o desenvolvimento da fluência por secagem Essa pode ser a explicação para a elevada fluência inicial que ocorre com alguns agrega dos leves misturados em condição seca Devido à grande variação dentro de um mesmo tipo mineralógico e petrológico dos agregados não é possível estabelecer uma regra geral sobre a magnitude da fluência do concreto produzido com diferentes tipos de agregados Entretanto os dados da Fi gura 932 são de considerável importância Após 20 anos de armazenamento em umi 1600 1200 800 e i 400 28 Dias 90 2 5 10 20 30 Anos Tempo desde o carregamento escala logarítmica Figura 932 Fluência de concretos com proporções constantes mas produzidos com dife rentes agregados carregados na idade de 28 dias e mantidos ao ar a 21 ºC e com umidade relativa de 5092 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 473 dade relativa de 50 o concreto com arenito apresentou uma fluência duas vezes maior do que a do concreto produzido com calcário Uma diferença ainda maior entre as deformações por fluência de concretos produzidos com diferentes agregados foi en contrada por Rüsch et a9111 Após 18 meses sob carregamento em umidade relativa de 65 verificouse que a fluência máxima foi cinco vezes maior do que o valor mínimo e os agregados em ordem crescente de fluência foram basalto quartzo seixo mármore e granito e arenito Não existe uma diferença importante entre os agregados normais e leves quando as propriedades da fluência são consideradas e a maior fluência dos concretos com agre gados leves somente reflete o menor módulo de elasticidade do agregado A velocidade de fluência dos concretos com agregados leves diminui com o tempo de forma mais lenta do que no concreto normal Como regra geral pode ser dito que a fluência de um concreto leve estrutural é aproximadamente a mesma do concreto produzido com agregado normal É importante que em qualquer comparação entre concretos comuns e leves os teores de agregados não sejam muito diferentes Além do mais devido à deformação elástica do concreto leve ser normalmente maior do que a do concreto comum a relação entre a fluência e a deformação elástica é menor para concretos com agregados leves9112 Influência da tensão e da resistência Nesta etapa é interessante analisar a influência da tensão sobre a fluência Existe uma proporcionalidade direta entre a fluência e a tensão aplicada9113 com a possível exceção de elementos carregados em idade muito precoce Não existe limite inferior de propor cionalidade devido ao concreto sofrer fluência mesmo com tensões muito pequenas O limite superior de proporcionalidade é alcançado quando se desenvolve uma microfis suração severa no concreto Ela ocorre em uma tensão expressa como uma fração da resistência que é menor em materiais mais heterogêneos Assim o limite no concreto normalmente se situa entre 04 e 06 mas ocasionalmente pode ser 03 ou chegar a 075 Este último valor se aplica aos concretos de alta resistência 966 Em argamassas o limite se situa entre 080 e 0859112 Parece sensato concluir que dentro do intervalo de tensões de estruturas em servi ço a proporcionalidade entre a fluência e a tensão é válida e as expressões da fluência assim consideram A recuperação da fluência também é proporcional à tensão previa mente aplicada9114 Acima do limite de proporcionalidade a fluência aumenta com o aumento da tensão a uma taxa crescente e existe uma relação tensãoresistência acima da qual a fluência produz a ruptura por fluência Essa relação tensãoresistência se situa na faixa de 08 a 09 da resistência estática em curto prazo A fluência aumenta a deformação total até que ela atinja o valorlimite correspondente à deformação final do concreto em questão Essa afirmação implica o conceito de ruptura por uma deformaçãolimite pelo menos na pasta de cimento endurecida ver página 308 A resistência do concreto exerce uma considerável influência sobre a fluência Dentro de um amplo intervalo a fluência é inversamente proporcional à resistência do concreto no momento de aplicação da carga Isso é indicado por exemplo pelos dados da Tabela 95 É possível então expressar a fluência como uma função linear 474 Propriedades do Concreto Tabela 95 Fluência específica final de concretos de diferentes resistências carregados na idade de sete dias Resistência à compressão Fluência específica final Produto da fluência do concreto MPa I00MPa específica e da resistência 1 o3 14 203 28 28 116 32 41 80 33 55 58 32 da relação tensãodeformação9115 Figura 933 e essa proporcionalidade foi ampla mente confirmada Pode não ser uma relação fundamental mas é a mais conveniente pois na prática a resistência do concreto é especificada e a tensão sob carga mantida é calculada pelo projetista estrutural Por essa razão a abordagem da relação tensão resistência é considerada mais prática do que levar em conta o tipo de cimento a re lação águacimento e a idade No tratamento deste livro apesar de o papel da relação águacimento ser reconhecido é aproveitado o fato de que para a mesma relação tensãoresistência a fluência é sensivelmente independente da relação águacimento Da mesma forma a idade é ignorada já que sua influência se dá principalmente pelo aumento da resistência do concreto É válido destacar que mesmo concretos bastante antigos apresentam fluência conforme demonstrado por ensaios em concretos com 50 anos de idade9 116 1000 Um idade relativa 0 800 cJ A A 600 til e i 400 f 200 Relação tensãoresistência Figura 933 Fluência de corpos de prova de argamassa curados e mantidos continuamente em diversas umidades9117 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 475 Influência das propriedades do cimento O tipo de cimento afeta a fluência ao influenciar a resistência do concreto no momento da aplicação da carga Por essa razão qualquer comparação de fluências de concretos produzidos com diferentes cimentos deve levar em conta a influência do tipo de cimento sobre a resistência do concreto no momento da aplicação da carga Com base nisso tanto os diversos tipos de cimentos Portland quanto o cimento de elevado teor de alu mina resultam praticamente na mesma fluência 91239124 mas a velocidade de aumento da resistência exerce alguma influência conforme mostrado a seguir A finura do cimento influencia o desenvolvimento da resistência nas idades ini ciais afetando assim a fluência Entretanto não parece que a finura em si seja um fa tor da fluência os resultados contraditórios podem decorrer da influência indireta do sulfato de cálcio Quanto mais fino for o cimento maior será o teor de sulfato de cálcio necessário de forma que a remoagem de um cimento em laboratório sem a adição de sulfato de cálcio produz um cimento inadequadamente mais lento que apresenta alta retração e elevada fluência 928 Cimentos extremamente finos com uma superfície es pecífica de até 740 kgm2 resultam em maior fluência inicial mas de menor valor após um ou dois anos sob carga941 Isso provavelmente se deve ao elevado desenvolvimento de resistência do cimento mais fino com a resultante rápida diminuição da relação tensãoresistência real 9 133 A variação da resistência do concreto sob carregamento é importante para a avaliação da afirmação anterior de que a fluência não é influenciada pelo tipo de cimento Para a mesma relação tensãoresistência no momento da aplicação da carga a fluência será menor quanto maior for o aumento relativo da resistência além do mo mento do carregamento9133 Assim a fluência aumenta na seguinte ordem de tipos de cimento de baixo calor de hidratação comum e de alta resistência inicial Entretanto não há dúvidas de que para uma tensão aplicada constante não a relação tensão resistência em uma mesma idade inicial a fluência aumenta na seguinte ordem de cimentos de alta resistência inicial comum e de baixo calor de hidratação Essas duas afirmações mostram de forma clara a necessidade de informações completas sobre os fatores da fluência A influência da resistência do concreto no momento da aplicação da carga sobre a fluência também é verificada quando são utilizados diferentes materiais cimentícios Caso contrário não seriam possíveis generalizações quantitativas sobre a fluência de concretos com cinza volante ou com escória granulada de altoforno já que cada um dos estudos publicados apresenta resultados obtidos com a utilização de condições de ensaio diferentes e específicas Esses dados não podem ser usados para a previsão da fluência do concreto no momento do projeto estrutural Tudo o que pode ser dito de forma confiável é que o padrão de desenvolvimento da fluência e da recuperação da fluência não é afetado pela presença de cinza volante Classe C ou Classe F91449153 de escória granulada de altoforno9151 ou de sílica ativa nem mesmo por combinações desses materiais Entretanto podem existir influências na fluência da estrutura do cimento hidrata do resultante da adição dos diversos materiais cimentícios A influência sobre a fluência por secagem em que a permeabilidade e a difusividade da pasta de cimento hidratada são importantes pode ser diferente da influência sobre a fluência básica Por exemplo 476 Propriedades do Concreto o uso de escória de altoforno resulta em menor fluência básica mas em uma fluência por secagem maior91491259152 Deve ser lembrado que os diversos materiais cimentícios possuem diferentes velocidades de hidratação e portanto distintos ganhos de resistên cia enquanto o concreto está sob carga A velocidade de ganho de resistência influencia a fluência conforme citado anteriormente nesta seção Um exemplo da influência da hidratação sobre a fluência é fornecido por ensaios realizados por Buil Acker915º que constataram que a sílica ativa não tem efeito sobre a fluência básica mas reduz significativamente a fluência por secagem A explicação mais provável está no fato de que as reações de hidratação da sílica ativa reduzem a quantidade de água disponível para o movimento de saída do gel Em geral devido à hidratação em longo prazo e ao consequente aumento da resistência sob carga manti da dos concreto com cinza volante ou com escória granulada de altoforno a fluência em longo prazo é menor nesses concretos A fluência do concreto produzido com cimento expansivo é maior do que a verifi cada em concretos produzidos somente com cimento Portland9156 Constatouse que os aditivos redutores de água e retardadores de pega aumentam a fluência básica em diversos mas não em todos os casos91349135 Existem indícios de que os aditivos à base de lignossulfonato resultam em maior aumento do que os à base de ácido carboxílico911 Em relação à fluência por secagem não foi estabelecido um padrão confiável da influência desses aditivos911 A mesma situação existe quanto aos superplastificantes911 Em razão dessa situação insatisfatória concluise que caso a fluência seja um aspecto importante para uma determinada estrutura a influência de qualquer aditivo a ser utilizado deve ser cuidadosamente verificada Alguns comentários gerais sobre as diferenças na fluência obtidas por diversos pesquisadores podem ser feitos Em diversas pesquisas as diferenças observadas na fluência são de mesma magnitude que a dispersão dos resultados de qualquer série de ensaios Portanto não é sensato considerar essas diferenças como significativas e elas não devem ser utilizadas como base para a previsão da fluência São necessários ensaios com materiais reais Esses ensaios que devem ser executados em condições que possivelmente ocorrerão em serviço podem ser de curta duração A extrapolação empregando a expressão discutida na página 489 pode ser utilizada para a estimativa da fluência em longo prazo Analisando a correlação entre a fluência e a relação tensãoresistência pode ser destacado que para um dado concreto devido ao fato de a resistência e o módulo de elasticidade estarem relacionados entre si a fluência e o módulo de elasticidade tam bém estão A Figura 9 34 mostra valores experimentais da fluência em um tempo t qualquer em função da relação entre o módulo de elasticidade no tempo t e o módulo no momento da aplicação da carga9118 As idades em que a carga foi aplicada e em que a fluência foi determinada foram bastante variáveis mas somente uma mistura foi uti lizada O módulo no momento da aplicação da carga mostra um indício da resistência nesse momento e o aumento do módulo reflete a duração da carga Influência da umidade relativa do ambiente Um dos fatores externos que mais influenciam a fluência é a umidade relativa do ar que envolve o concreto De uma ampla perspectiva é possível dizer que para um de terminado concreto quanto menor for a umidade relativa maior será a fluência Isso E o til ci ü o til e c f Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 477 160 140 120 100 80 I V 60 0 oVe 40 0 20 o o 10 14 18 22 26 Relação entre módulos 30 34 Figura 934 Relação entre a fluência em um tempo t qualquer e a relação entre o módulo de elasticidade do concreto no tempo te o módulo no momento da aplicação da carga Vários concretos idades de carregamento e períodos sob carga foram utilizados91 18 é mostrado na Figura 935 para corpos de prova curados em umidade relativa de 100 e então carregados e expostos a diferentes umidades Esse tratamento resulta em uma grande variação de retração nos diversos corpos de prova durante os estágios iniciais após a aplicação da carga mantida As velocidades de fluência durante esse período va 1200 28 Dias Umidade relativa 90 2 5 Anos 10 Tempo desde o carregamento escala logarítmica 20 30 Figura 935 Fluência do concreto curado em névoa por 28 dias e então carregado e manti do em diferentes umidades relativas924 478 Propriedades do Concreto riam de forma correspondente mas em idades mais avançadas as velocidades parecem ser mais próximas entre si Dessa forma a ocorrência de secagem enquanto o concreto está carregado aumenta sua fluência ou seja induz a fluência adicional por secagem Figura 928 A influência da umidade relativa é muito menor ou inexistente no caso de corpos de prova em equilíbrio higrotérmico com o meio antes da aplicação da car ga9111 Figura 935 Sendo assim não é a umidade relativa na realidade que afeta a fluência mas o processo de secagem ou melhor a ocorrência de fluência por secagem A fluência por secagem pode estar relacionada à ou ser influenciada pela tensão de tração induzida na região externa do elemento de concreto pela retração restringida e pela fissuração resultante9149 A tensão de compressão decorrente da aplicação de uma carga de compressão anula essa fissuração9148 Em virtude disso a retração real de um elemento carregado é maior do que a retração medida em um elemento que sofreu fis suração superficial Portanto a abordagem que considera a fluência e a retração como aditivas pressupõe um valor muito pequeno para a retração A diferença entre essa retração considerada e a retração real em elementos carregados representa a fluência por secagem Essa hipótese entretanto não foi confirmada por ensaios realizados com argamassa9145 em que foi verificada uma grande fluência por secagem na inexistência de fissuração por retração de corpos de prova irmãos não carregados Day Illston9154 também relataram que corpos de prova de dimensões muito reduzidas de pasta de ci mento hidratada apresentaram fluência por secagem e concluíram que a fluência por secagem é uma propriedade intrínseca da pasta de cimento hidratada Bafant Xi9157 sugeriram que em vez da fluência por secagem exista uma retra ção induzida por tensões causadas pela movimentação de água entre os poros capilares e os poros de gel Entretanto até que haja evidências confiáveis o conceito de fluência por secagem como definido na Figura 928 deve ser mantido Neste momento é adequado destacar que o concreto que apresenta elevada retra ção também apresenta em geral elevada fluência914 Isso não quer dizer que os dois fenômenos decorram da mesma causa mas que ambos possam estar relacionados ao mesmo aspecto da estrutura da pasta de cimento hidratada Não deve ser esquecido que o concreto curado e carregado em uma umidade relativa constante apresenta fluên cia que produz uma perda de água não significativa do concreto para o meio91209121 também não há ganho de massa durante a recuperação da fluência9121 Um pequeno aumento de massa ocasionalmente observado durante o período de fluência ou de re cuperação da fluência pode decorrer da carbonatação Uma indicação adicional da interrelação entre a retração e a fluência é dada na Figura 936 Corpos de prova carregados por 600 dias e então descarregados e deixados para a recuperação de sua fluência apresentaram após subsequente imersão em água uma expansão proporcional à tensão que havia sido removida ao longo dos dois anos anteriores A deformação residual após a expansão possui uma proporcio nalidade semelhante A Figura 937 mostra a deformação com o tempo de corpos de prova carregados e mantidos alternadamente em água e ao ar com umidade relativa de 50 As or denadas representam a variação da deformação desde aquela existente após 600 dias sob carregamento ao ar Pode ser visto que quando estão na água os corpos de prova carregados apresentam fluência relativa à expansão do corpo de prova não carregado mas ao ar a variação da deformação de todos os corpos de prova é a mesma O aumen Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 479 1000 cj 800 Deformação b 600 residual o til til E 400 E Cl V V 200 Expansão em água lf L o 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Tensão mantida anterior MPa Figura 936 Relação entre a tensão original mantida e a a expansão em água e b a defor mação residual do concreto911 3 to da fluência na imersão em água desse concreto antigo pode decorrer da ruptura de algumas ligações formadas durante o período de secagem ver página 460 A Figura 938 mostra os dados da Figura 937 plotados como uma deformação relativa à defor mação do corpo de prova não carregado Uma conclusão prática dessas observações é que a molhagem e a secagem alternadas aumentam a magnitude da fluência Portanto os resultados de ensaios realizados em laboratório podem subestimar a fluência sob condições climáticas normais Foi constatado que a fluência diminui conforme a dimensão do elemento aumenta Isso provavelmente decorre dos efeitos da retração e do fato de a fluência na superficie ocorrer em condições de secagem e portanto ser maior do que no interior do elemento onde as condições se aproximam da cura de grandes massas de concreto Mesmo se com o tempo a secagem alcançar o núcleo ele terá sofrido extensa hidratação e atin gido uma resistência maior o que resultará em menor fluência Em concreto selado nenhum efeito de dimensões pode ocorrer O efeito das dimensões pode ser mais bem expresso em termos da relação volume superficie do elemento de concreto e assim é mostrado na Figura 939 É possível ob servar que a forma real do elemento é de importância ainda menor do que no caso da retração A diminuição da fluência com o aumento da dimensão é menor do que no caso da retração ver Figura 921 Entretanto as velocidades de aumento da fluência e da retração são as mesmas o que indica que ambos os fenômenos são a mesma função da relação volumesuperfície Esses dados se aplicam à retração e à fluência em umida de relativa de 50953 480 Propriedades do Concreto o 2001ht1l t o o E o E o 200 tllt11 E 2 o o o 400 ttfHi 60 0 o 28 50 100 150 200 250 Tempo dias Figura 937 Deformação com o tempo de concreto submetido a diferentes tensões e man tido alternadamente em água e ao ar com umidade relativa de 50914 As deformações na origem do tempo após 600 dias sob carga ao ar são Tensão MPa o 49 98 147 Deformação 1 06 280 1000 1800 2900 Outras influências A influência da temperatura sobre a fluência é relevante para vasos de pressão de reatores nucleares em concreto protendido bem como para outros tipos de estrutura como por exemplo pontes A velocidade da fluência aumenta com a temperatura até cerca de 70 ºC quando para uma mistura de l 7 com relação águacimento de 060 é aproximadamente 35 vezes maior do que a 21 ºC Entre 70 e 96 ºC a velocidade diminui para 17 vezes a velocidade a 21 c9116 Essas diferenças persistem por no mínimo 15 meses quando sob carga A Figura 940 ilustra a evolução da fluência Acreditase que esse comportamento decorra da desadsorção da água da superfície do gel de modo que o gel em si gradualmente se torne a única fase sujeita à difusão molecular e ao escoamento tangencial Em virtude disso a velocidade de fluência diminui Também é possível que parte do aumento da fluência no concreto carregado a temperaturas elevadas ocorra devido à menor resistência do concreto nessas tempe raturas9147 ver página 375 No que diz respeito às baixas temperaturas o congelamento produz uma veloci dade inicial de fluência maior mas a velocidade rapidamente decresce a zero9137 Em temperaturas entre 10 e 30 ºC a fluência é cerca de metade da fluência a 20 ºC9155 A Figura 941 mostra a fluência do concreto em um amplo intervalo de temperaturas9136 600 b r Água i 1 Ar 1 Água 1 1 Ar Águ a 1 o 500 400 o o B 300 1 1 li o a 8 200 o 100 Ir x iJ a 2 CI o 50 100 150 200 250 Tempo dias Figura 938 Deformação com o tempo dos corpos de prova carregados da Figura 937 piorados em relação à deformação do corpo de prova não carregado 91 4 n li o 2 o O m iii V õ li o l e 1 li 482 Propriedades do Concreto 3 Tempo sob carga dias u 2 e e o o o e E l O l o Corpos de prova selados Cilindro 1 Perfil I o 50 100 150 200 Relação volumesuperfície mm Figura 939 Relação entre a correlação fluência deformação elástica e a correlação volume superfície953 4000 71 ºC b 3000 o 2000 e i f 1000 e 96 ºC V 46ºC 21 ºC V o 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Tempo sob carga dias Figura 940 Relação entre a fluência e o tempo sob carga para concretos mantidos a diferen tes temperaturas relação tensão resistência de 0709116 A maioria dos dados experimentais sobre a fluência foi obtida sob uma tensão man tida constante mas em algumas situações a carga real oscila entre alguns limites Foi ob servado que uma carga alternada com uma determinada relação tensãoresistência média resulta em uma deformação com o tempo maior do que a carga estática correspondente à mesma relação tensãoresistência9139 Isso está ilustrado na Figura 9 42 para o caso em que a carga alternada variou entre uma relação tensãoresistência de 035 e 005 enquanto a carga estática representava uma relação tensãoresistência de 035 A mesma figura tam bém apresenta a deformação sob uma relação tensãoresistência média de 035 variando entre 045 e 025 A deformação é ainda mais alta A deformação sob carregamento cícli Concreto selado Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 483 Tensão aplicada MPa º 100 o 100 200 300 400 500 Temperatura sob carga ºC Figura 941 Influência da temperatura na velocidade de fluência 9136 300 Jlt Relação tensãoresistência variável entre 025 e 045 Relação tensãoresistência igual a 035 200 1t1tLft e c o 001 0 1 10 100 1000 Tempo escala logarítmica horas Figura 942 Fluência sob carregamento alternado e carregamento estático co é provavelmente causada pelo mesmo mecanismo da fluência sob uma carga estática de modo que o uso do termo fluência nos dois casos pode ser justificado Aparentemente os carregamentos cíclicos resultam em maior velocidade de fluência nas primeiras idades e também em maior valor em longo prazo9 140 Assim o uso de dados de fluência obtidos a partir de ensaios estáticos pode subestimar a fluência quando a carga for cíclica 484 Propriedades do Concreto A discussão anterior foi feita em relação à compressão uniaxial mas a fluência também ocorre em outras situações de carregamento e as informações sobre o compor tamento da fluência nessas condições são especialmente úteis para a determinação de sua natureza e para alguns problemas de projeto Infelizmente os dados experimentais são limitados e em muitos casos não é possível realizar a avaliação e a comparação quantitativas com o comportamento à compressão Por essa razão serão apresentados somente alguns comentários qualitativos gerais A fluência do concreto massa sob tração uniaxial é de 20 a 30 mais elevada do que sob uma tensão de compressão de mesma ordem A diferença depende da idade de car regamento e pode chegar a 100 para o armazenamento em umidade relativa de 50 de concretos carregados nas idades iniciais Entretanto também existem evidências contra ditórias91º1 de modo que não podem ser feitas afirmações confiáveis sobre a fluência na tração A forma das curvas fluênciatempo na tração é bastante semelhante à observada na compressão mas a diminuição da velocidade de fluência com o tempo é muito menos pronunciada no primeiro caso devido ao aumento da resistência com a idade ser menor A secagem aumenta a fluência na tração da mesma forma que na compressão Na tração direta a ruptura por fluência ocorre de modo semelhante à ruptura na compressão unia xial mas a relação tensãoresistência crítica provavelmente é apenas O 79158 A fluência ocorre sob carregamento de torção e é influenciada pela tensão pela relação águacimento e pela umidade relativa do ambiente da mesma maneira quali tativamente que a fluência na compressão A curva fluênciatempo também possui a mesma forma9119 Foi verificado que a relação entre a fluência e a deformação elástica na torção é a mesma do carregamento à compressão9138 Sob compressão uniaxial a fluência não ocorre somente na direção axial mas também nas direções normais Isso é denominado fluência transversal O coeficiente de Poisson da fluência foi visto na página 439 Partindo do fato de que existe uma fluência transversal induzida por uma tensão axial é possível concluir que sob tensões multiaxiais em qualquer direção existe uma fluência devida à tensão aplicada nessa direção e também uma decorrente do efeito do coeficiente de Poisson das deformações por fluência nas duas direções normais Existem evidências945 de que não é válida a superposição de deformações por fluência decorrentes de cada tensão em separado de forma que a fluência sob tensões multiaxiais não pode ser prevista simplesmente a partir de medidas da fluência uniaxial Especificamente a fluência sob compressão multiaxial é menor do que a sob compressão uniaxial de mesma magnitude em uma determinada direção Figura 943 Entretanto mesmo sob compressão hidrostática existe uma fluência considerável Relação entre a fluência e o tempo A fluência é normalmente determinada pela variação com o tempo da deformação de um corpo de prova submetido a uma tensão constante e mantido em condições apropria das A ASTM C 51202 descreve uma estrutura acoplada a uma mola que mantém uma carga constante em um corpo de prova cilíndrico independentemente de qualquer varia ção em seu comprimento Entretanto para ensaios comparativos de concretos com agre gados desconhecidos ou aditivos pode ser utilizado um aparelho de ensaio ainda mais simples9141 Figura 944 Nesse caso a carga deve ser ajustada periodicamente e seu valor é determinado por um dinamômetro em série com os corpos de prova de concreto b o e i Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 485 400 Tensão MPa Fluência uniaxial para uma tensão ou 132 300 200 100 o 25 50 75 100 125 Tempo sob carga dias Figura 943 Curvas fluênciatempo típicas para concretos sob compressão triaxial 1 Dinamômetro Tirantes Corpos de prova cilíndricos Munhão Placa de base Figura 944 Um equipamento simples para a determinação da fluência do concreto sob uma tensão aproximadamente constante9141 486 Propriedades do Concreto O equipamento da Figura 9 44 pode ser utilizado para ensaios acelerados de fluên cia por meio da imersão em água a uma temperatura entre 45 e 65 ºC Conforme men cionado anteriormente uma temperatura maior resulta em maior fluência de modo que após sete dias qualquer diferença entre um concreto desconhecido e um concreto de referência pode ser facilmente identificada Essa fluência acelerada aparentemente está linearmente relacionada à fluência aos 100 dias em temperatura normal para uma grande variedade de concretos e agrega dos9141 conforme mostra a Figura 945 A fluência continua por um longo tempo se não indefinidamente A determinação de maior duração até o momento indica que um pequeno incremento na fluência ocorre após um período de até 30 anos9 24 Figura 9 46 Os ensaios foram interrompidos devido à interferência por carbonatação dos corpos de prova Entretanto a velocidade de fluên cia diminui a uma taxa constante e em geral considerase que a fluência tende a um valorlimite após um tempo infinito sob carga Contudo isso ainda não foi comprovado Ol o l 65 ºC 5 0 01 Ol u ci ü Ol ü e 2 5141 f o 25 o li Agregado de argila expandida A Agregado de cinza volante sinterizada 50 75 Fluência específica em temperatura ambiente 106MPa Figura 945 Relação entre a fluência no ensaio acelerado de sete dias em temperatura eleva da e a fluência aos 100 dias em temperatura normal para diversos concretos9141 N de RT A fluência do concreto é determinada pela NBR 82242012 a 120 100 u º o e o 8 80 lo o 5 g 60 i Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 487 r o e º V e1e7 u til til til g 40 e l g 20 u e l o V 10 28 90 2 5 10 20 30 Dias Anos Tempo desde o carregamento escala logarítmica Figura 946 Intervalo das curvas fluênciatempo para diferentes concretos mantidos em vá rias umidades relativas924 A Figura 946 apresenta determinações em longo prazo realizadas por Troxell et al9 24 Pode ser visto que caso a fluência após um ano sob carga seja considerada como unidade os valores médios da fluência em idades maiores são 1 14 após dois anos 120 após cinco anos 126 após 1 O anos 133 após 20 anos e 136 após 30 anos Esses valores mostram que a fluência final pode ser 136 vezes maior do que a fluência em um ano embora para fins de cálculo frequentemente se considere que a fluência em 30 anos representa seu valor final Várias expressões matemáticas relacionando a fluência com o tempo foram suge ridas Uma das mais práticas é a expressão hiperbólica apresentada por Ross9 122 e por Lorman9 31 Ross expressa a fluência e após um tempo t sob carga como t e a bt Quando t oo e llb ou seja llb é o valorlimite da fluência Os símbolos a e b repre sentam constantes determinadas a partir de resultados experimentais Plotando tlc em função de t obtémse uma linha reta de inclinação b e a intersecção com o eixo tlc é igual a a A linha reta deve ser traçada de forma que passe através dos pontos das ida des mais avançadas havendo em geral alguns desvios da linha reta durante o período inicial após a aplicação da carga 488 Propriedades do Concreto O ACI 209R92980 utiliza uma expressão de Ross modificada a principal diferen ça é a aplicação do expoente 06 ao tempo t O ACI 209R92 também apresenta valores de coeficientes para considerar os diversos fatores influentes na fluência O US Bureau of Reclamationque realizou um exaustivo estudo sobre a fluência do concreto em barragens onde somente a fluência básica ocorre verificou que a fluência pode ser representada por uma expressão do tipo c FK log t l onde K idade em que a carga é aplicada FK uma função que representa a velocidade de deformação por fluência com o tempo e t tempo sob carga em dias FK é obtida a partir de um gráfico em papel semilogarítmico Algumas vezes os valores da fluência por unidades de tensão são fornecidos em unidades de l 06 MPa o que ficou conhecido como fluência especifica ou fluência unitária A fluência também pode ser expressa como uma relação entre a fluência e a deformação plástica inicial Essa relação é conhecida como coeficiente de fluência ou fluência característica O mérito dessa abordagem é considerar as propriedades elásticas do agregado que influenciam a fluência e a deformação elástica da mesma maneira Expressões abrangentes embora complexas foram desenvolvidas por Bafante co laboradores que publicaram também uma forma simplificada mas não simples das expressões para a previsão da fluência 9146 A variedade de expressões para a fluência pode parecer confusa mas uma previsão confiável da fluência de qualquer concreto em qualquer condição não é possível São necessários ensaios de curta duração como por exemplo 28 dias sob carregamento e então é possível a extrapolação Foi relatado que9142 para períodos sob carga de até cinco anos aparentemente a expressão exponencial é a que melhor se ajusta aos dados experimentais para a fluência básica e que a expressão exponencial logarítmica é a mais apropriada para a fluência básica mais a fluência por secagem Para a maioria dos con cretos independentemente da relação águacimento ou do tipo de agregado a fluência específica na idade de t dias t 28 c pode ser relacionada à fluência específica após 28 dias sob carga c28 pelas expressões fluência básica C1 c28 X 050t21 fluência total c c28 x619215 log tº38 onde c fluência específica em longo prazo expressa em 106MPa Natureza da fluência A partir da Figura 930 fica perceptível que a fluência e a recuperação da fluência são fenômenos relacionados mas que sua natureza não é nada clara O fato de a fluência ser parcialmente reversível sugere que ela possa ser constituída por uma deformação vis coelástica parcialmente reversível consistindo em uma fase puramente viscosa e outra puramente elástica e possivelmente também por uma deformação plástica irreversível Uma deformação elástica sempre é recuperável com o descarregamento Uma deformação plástica nunca é recuperável e pode ser dependente do tempo não existe Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 489 proporcionalidade entre a deformação plástica e a tensão aplicada nem entre a tensão e a velocidade de deformação Uma deformação viscosa nunca é recuperável no descar regamento e sempre é dependente do tempo sempre existe proporcionalidade entre a velocidade de deformação viscosa e a tensão aplicada e consequentemente entre a ten são e a deformação em um determinado tempo 9 129 Esses diversos tipos de deformação podem ser resumidos como apresentado na Tabela 96 Um possível tratamento da recuperação parcial da fluência observada é pelo prin cípio da superposição de deformações desenvolvido por McHenry9126 Ele estabelece que as deformações produzidas no concreto em qualquer tempo l por um incremento na tensão aplicada em qualquer tempo l0 são independentes dos efeitos de qualquer tensão aplicada anteriormente ou posteriormente a l0 Entendese que o incremento possa ser tanto na tensão de compressão quanto na de tração ou seja também um alívio de carga É possível concluir então que caso a tensão de compressão em um corpo de prova seja removida na idade l 1 a recuperação de fluência resultante será a mesma da fluência de um corpo de prova semelhante submetido à mesma tensão de compressão na mesma idade l 1 A Figura 947 ilustra essa afirmação e pode ser visto que a recuperação da fluência é representada pela diferença entre a deformação real em qualquer tempo e a deformação que existiria nesse mesmo tempo se o corpo de prova tivesse ficado sujeito à tensão de compressão original A Figura 948 mostra uma comparação entre as deformações real e calculada e os valores calculados são na realidade a diferença entre duas curvas experimentais para o concreto selado ou seja sujeito somente à fluência básica9 127 É visível em todos os casos que a deformação real após a remoção da carga é mais elevada do que a deformação residual prevista pelo princípio da superposição Dessa forma a fluência real é menor do que a esperada Um erro semelhante é observado quando o princípio é aplicado a corpos de prova sob tensão variável9107 Parece então que Tabela 96 Tipos de defonnação Tipo de deformação Instantânea Reversível Irreversível Elástica Plástica 40 80 120 Idade dias Dependente do tempo Elásticaretardada Viscosa 160 200 Figura 947 Exemplo do princípio da superposição de deformações de McHenry9126 100 1 1 Idade no carregamento 7 dias 80 E 60 o ê 40 2 Cl 7 dias i 1 V 1 28 dias 1 1 28 dias 1 1 1 105dias 05 dias 1 1 ano 2 o o p 1 w 0 5 anos io 1 20 1 w o o p p o o o o 80 160 240 320 400 480 560 1840 1920 2000 2080 21 60 2240 Idade dias Figura 948 Comparação entre as deformações medida e calculada baseada no princípio da superposição de McHenry9 127 o o o o 11 o lll o 11 VI o o n o n 8 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 491 o princípio da superposição não atende totalmente aos fenômenos da fluência e da recuperação da fluência Apesar disso o princípio da superposição de deformações é uma hipótese de traba lho conveniente Ela implica dizer que a fluência é um fenômeno elástico retardado no qual a recuperação total é geralmente impedida pela hidratação progressiva do cimento Como as propriedades do concreto antigo se alteram muito pouco com a idade poderia ser esperado que a fluência de um concreto submetido a carregamento mantido em uma idade de vários anos fosse totalmente recuperável Entretanto isso não foi comprovado experimentalmente Deve ser destacado que o princípio da superposição resulta em um erro aceitável sob condições de cura de concreto massa ou seja quando somente a fluência básica ocorre Quando existe fluência por secagem o erro é significativo já que a recuperação da fluência é bastante superestimada O problema da natureza da fluência ainda é controverso9128 e não pode ser discuti do plenamente neste livro A localização da fluência é a pasta de cimento hidratada e a fluência está relacionada à movimentação interna da água adsorvida ou intercristalina isto é à perco lação interna Ensaios realizados por Glucklich9132 mostraram que o con creto do qual toda a água evaporável tenha sido removida praticamente não apresenta fluência Entretanto as variações do comportamento da fluência do concreto em altas temperaturas sugerem que nesse estágio a água deixe de exercer influência e o gel em si fique sujeito à deformação por fluência Como a fluência pode ocorrer em concreto massa concluise que a percolação de água para o exterior do concreto não é essencial à evolução da fluência básica embora esse processo também possa ocorrer na fluência por secagem Entretanto é possível a percolação interna da água das camadas adsorvidas para os vazios como os vazios capilares Uma comprovação indireta do papel desses vazios é dada pela relação entre a fluência e a resistência da pasta de cimento hidratada Isso pode indi car que a fluência seja uma função da quantidade relativa dos espaços vazios e pode ser especulado que sejam os vazios do gel que controlam tanto a resistência quanto a fluência Neste último caso os vazios podem ser relacionados à perco lação O volume de vazios é naturalmente uma função da relação águacimento e é influenciado pelo grau de hidratação Deve ser lembrado que os vazios capilares não permanecem cheios mesmo com a pressão hidrostática de uma imersão em água Desse modo a percolação interna é pos sível sob qualquer condição de armazenamento O fato de a fluência de corpos de prova não sujeitos à retração ser independente da umidade relativa do ambiente pode indicar que a causa fundamental da fluência ao ar e em água seja a mesma A curva fluênciatempo mostra uma diminuição clara em sua inclinação e en tão surge a questão de se isso representa uma alteração possivelmente gradual no mecanismo da fluência É concebível que a inclinação diminua sempre segundo o mes mo mecanismo mas é sensato imaginar que após vários anos sob carga a espessura das camadas de água adsorvida possa ter sido reduzida ao ponto de não ser possível a ocorrência de mais nenhuma redução sob a mesma tensão contudo até mesmo após 30 anos se verificou fluência Portanto é provável que em longo prazo a parte lenta da fluência decorra de outras causas que não a percolação Entretanto a deformação somente pode evoluir na presença de alguma água evaporável Isso poderia sugerir um escoamento ou um escorregamento viscoso entre as partículas de gel Esses mecanismos 492 Propriedades do Concreto são compatíveis com a influência da temperatura sobre a fluência e podem explicar também o caráter em grande parte irreversível da fluência Observações sobre a fluência sob carregamento cíclico e em especial sobre a eleva ção de temperatura no interior do concreto sob esse carregamento resultaram em uma hipótese modificada da fluência Como já mencionado a fluência sob tensões cíclicas é maior quando comparada à fluência sob uma tensão estática igual à média das ten sões cíclicas914º Essa fluência aumentada é em grande parte irrecuperável e consiste na fluência acelerada decorrente do aumento do escorregamento viscoso das partículas de gel e da fluência aumentada devido à quantidade limitada de microfissuração nas ida des mais precoces do processo de fluência Outros dados experimentais sobre a fluência na tração e na compressão9143 sugerem que o comportamento seja melhor explicado por uma combinação de percolação e de teorias de cisalhamento viscoso da fluência Em geral o papel da microfissuração é pequeno e exceto na fluência cíclica pro vavelmente se limita a concretos carregados em idades muito precoces e com elevadas relações tensãoresistência maiores do que 06 Dito tudo isso deve ser admitido que o mecanismo exato da fluência continua incerto Efeitos da fluência A fluência influencia as deformações as deflexões e com frequência também a distri buição de tensões mas os efeitos variam conforme o tipo de estrutura913º A fluência de concreto simples em si não afeta a resistência embora sob tensões muito elevadas a fluência acelere a aproximação da deformaçãolimite na qual ocorre a ruptura Isso somente se aplica à carga mantida que seja maior do que 85 ou 90 da carga estática final aplicada de forma rápida 9115 Sob uma tensão mantida pequena o volume do concreto diminui já que o coeficiente de Poisson da fluência é menor do que 05 e com isso poderia ser esperado um aumento da resistência do concreto Entre tanto esse efeito provavelmente é pequeno A influência da fluência sobre o comportamento e a resistência de estruturas de concreto armado e protendido é amplamente discutida na ref 984 Entretanto pode ser válido mencionar que em pilares de concreto armado a fluência resulta em uma transferência gradual de carga do concreto para a armadura Uma vez que o aço atinja o escoamento qualquer aumento na carga é suportado pelo concreto de forma que a resistência plena tanto do aço quanto do concreto é desenvolvida antes da ocorrência da ruptura fato que é reconhecido pelos critérios de projeto Entretanto em pilares com carregamento excêntrico a fluência aumenta a deflexão e pode levar à flambagem Em estruturas estaticamente indeterminadas a fluência pode aliviar a concentração de tensões induzidas pela retração por variações de temperatura ou pelo movimento das fundações Em todas as estruturas de concreto a fluência reduz as internas decorrentes da retração não uniforme de modo que ocorre uma redução na fissuração Ao calcu lar os efeitos da fluência nas estruturas é importante ter em mente que a verdadeira deformação dependente do tempo não é a fluência livre do concreto mas um valor modificado pela quantidade e pela posição da armadura Por outro lado em concreto massa a fluência em si pode ser a causa de fissuração quando uma massa de concreto restringida sofre um ciclo de variação de temperatura Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 493 o 12 til P 08 E o u 04 o 6 o til 04 e 08 o til til 12 F ri Tensão J I 1 Temperatura f 1 1 Ruptura u e til j 40 P E 30 20 1 14 10 o 1 o 20 30 40 50 60 70 80 Idade dias Figura 949 Tensão em um concreto submetido a um ciclo de temperatura de duração constante913 devido à liberação de calor de hidratação e ao subsequente resfriamento É induzida então uma tensão de compressão em função da rápida elevação da temperatura no interior do concreto Essa tensão é baixa em razão de o módulo de elasticidade do con creto muito novo ser baixo A resistência desse concreto muito novo também é baixa de forma que sua fluência é elevada Isso causa um alívio das tensões de compressão e a compressão remanescente desaparece assim que algum resfriamento ocorre Com a continuidade do resfriamento são desenvolvidas tensões de tração e devido à veloci dade de fluência ser reduzida com a idade pode ocorrer fissuração mesmo antes de a temperatura ter diminuído até o valor inicial no lançamento ver Figura 9 49 Por essa razão a elevação da temperatura no interior de uma grande massa de concreto deve ser controlada ver página 493 A fluência também pode resultar em deflexão excessiva de elementos estruturais e causar outros problemas em serviço especialmente em edifícios altos e em pontes extensas A perda de protensão devida à fluência é bem conhecida e de fato colaborou para a ruptura de tentativas iniciais de protensão Os efeitos da fluência podem ser prejudiciais mas no geral a fluência diferente mente da retração é benéfica ao aliviar as concentrações de tensões e tem contribuído muito para o sucesso do concreto como material estrutural Foram desenvolvidos mé todos racionais de dimensionamento que consideram a fluência em diversos tipos de estruturas N de RT A NBR 61182014 versão corrigida 2014 estabelece que o valor final do coeficiente de fluência do concreto pode ser obtido a partir de valores já tabelados para casos em que não seja necessária grande precisão Para situações mais rigorosas é apresentado um modelo para cálculo 494 Propriedades do Concreto Referências 91 R E Philleo Comparison of results of three methods for determining Youngs modulus of elasticity of concrete J Amer Concr Inst 51 pp 4619 Jan 1955 92 H Lossier Cements with controlled expansions and their applications to pre stressed concrete The Structural Engineer 24 No 10 pp 50534 1946 9 3 M Polivka Factors influencing expansion of expansive cement concretes Klein Symp on Expansive Cement ACI SP38 pp 239 50 Detroit Michigan 1973 94 M Polivka and C Willson Properties of shrinkagecompensating concretes Klein Symp on Expansive Cement ACI SP38 pp 22737 Detroit Michigan 1973 95 L W Teller Elastic properties ASTM Sp Tech Publ No 169 pp 94103 1956 96 J J Shideler Lightweight aggregate concrete for structural use J Amer Concr Inst 54 pp 299 328 Oct 1957 97 P Klieger Early highstrength concrete for prestressing Proc World Conference on Pres tressed Concrete pp A5l14 San Francisco 1957 98 M Kokubu Use of 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of concrete Mag Concr Res 41 No 148 pp 14554 1989 978 R W Carlson and T J Reading Model study of shrinkage cracking in concrete building walls ACI Structural Journal 85 No 4 pp 395404 1988 979 M Grzybowski and S P Shah Shrinkage cracking of fiber reinforced concrete ACI Ma teriais Journal 87 No 2 pp 13848 1990 980 ACI 209R92 Prediction of creep shrinkage and temperature effects in concrete structu res ACI Manual of Concrete Practice Part 1 Materiais and General Properties of Concre te 47 pp Detroit Michigan 1994 981 E J Sellevold Shrinkage of concrete effect of binder composition and aggregate volume fraction from O to 60 Nordic Concrete Research Publication No 11 pp 139 52 Oslo The Nordic Concrete Federation Feb 1992 982 R D Gaynor R C Meininger and T S Khan Effect of temperature and delivery time on concrete proportions in Temperature Effects on Concrete ASTM Sp Tech Publ No 858 pp 68 87 Philadelphia Pa 1983 983 J A Almudaiheem and W Hansen Effect of specimen size and shape on drying shrinka ge ACI Materiais Journal 84 No 2 pp 130 4 1987 984 A M Neville W H Dilger and J J Brooks Creep of Plain and Structural Concrete 361 pp London Construction Press Longman Group 1983 985 G C Hoff and K Mather A look at Type K shrinkagecompensating cement production and specifications Cedric Willson Symposium on Expansive Cement ACI SP64 pp 153 80 Detroit Michigan 1977 986 R W Cusick and C E Kesler Behavior of shrinkagecompensating concretes suitable for use in bridge decks Cedric Willson Symposium on Expansive Cement ACI SP64 pp 293 301 Detroit Michigan 1977 987 B Mather Curing of concrete Lewis H Tuthill International Symposium on Concrete and Concrete Construction ACI SP104 pp 14559 Detroit Michigan 1987 988 E Tazawa and S Miyazawa Autogenous shrinkage of concrete and its importance in concrete in Creep and Shrinkage in Concrete Eds Z P Bazant and 1 Carol Proc 5th International RILEM Symposium pp 159 68 London E FN Spon 1993 989 C Lobo and M D Cohen Hydration of Type K expansive 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Properties and Pore Structure of Ultra HighStrength Concrete Katri Report No 90 19 pp Tokyo Kajima Corpora tion 1992 and also in ACI SP132 CANMETACI 1992 9 96 ACI 517 2R87 Revised 1992 Accelerated curing of concrete at atmospheric pressure state of the art ACI Manual of Concrete Practice Part 5 Masonry Precast Concrete Special Processes 17 pp Detroit Michigan 1994 997 ACI 305R91 Hot weather concreting ACI Manual of Concrete Practice Part 2 Cons truction Practices and Inspection Pavements 20 pp Detroit Michigan 1994 998 ACI 31802 Building code requirements for structural concrete ACI Manual of Concrete Practice Part 3 Use of Concrete in Buildings Design Specifications and Related Topics 443 pp 999 ACI 363R92 Stateoftheart report on highstrength concrete ACI Manual of Concrete Practice Part 1 Materiais and General Properties of Concrete 55 pp Detroit Michigan 1994 9100 E K Attiogbe and D Darwin Submicrocracking in cement paste and mortar ACI Mate riais Journal 84 No 6 pp 491500 1987 9101 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1992 9115 A M Neville Rôle of cement in the creep of mortar J Amer Concr Inst 55 pp 963 84 March 1959 9116 K W Nasser and A M Neville Creep of concrete at elevated temperatures J Amer Concr Inst 62 pp 156779 Dec 1965 9 117 A M Neville Tests on the influence of the properties of cement on the creep of mortar RILEM Buli No 4 pp 517 Oct 1959 9118 US Bureau of Reclamation A 10year study of creep properties of concrete Concrete Laboratory Report No SP38 Denver Colorado 28 July 1953 9119 B Le Camus Recherches expérimentales sur la déformation du béton et du béton armé Comptes Rendues des Recherches des Laboratoires du Bâtiment et des Travaux Publics Pairs 1945 46 9 120 G A Maney Concrete under sustained working loads evidence that shrinkage dominates time yield Proc ASTM 41 pp 102130 1941 9121 A M Neville Recovery of creep and observations on the mechanism of creep of concrete Applied Scientific Research Section A 9 pp 71 84 The Hague 1960 9122 A D Ross Concrete creep data The Structural 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Zealand Inst E 12 pp 11420 April 1957 9131 R E Davis H E Davis and E H Brown Plastic flow and volume change of concrete Proc ASTM 37 Part II pp 31730 1937 9132 J Glucklich Creep mechanism in cement mortar J Amer Conor Inst 59 pp 92348 July 1962 9133 A M Neville M M Staunton and G M Bonn A study of the relation between creep and the gain of strength of concrete Symp on Structure of Portland Cement Paste and Concrete Highw Res Bd Special Report No 90 pp 186203 Washington DC 1966 500 Propriedades do Concreto 9134 B B Hope A M Neville and A Guruswami Influence of admixtures on creep of con crete containing normal weight aggregate RILEM Int Symp on Admixturesfor Mortar and Concrete pp 1732 Brussels Sept 1967 9135 E L Jessop M A Ward and A M Neville Influence of water reducing and setretarding admixtures on creep of lightweight aggregate concrete RILEM Int Symp on Admixtures for Mortar and Concrete pp 35 46 Brussels Sept 1967 9136 J C Maréchal Le fluage du béton en fonction de la température 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Total deformation of loaded drying concrete Cement and Concrete Research 10 No 5 pp 60110 1980 9150 M Buil and P Acker Creep of silica fume concrete Cement and Concrete Research 15 No 3 pp 4637 1985 9151 E Tazawa A Yonekura and S Tanaka Drying shrinkage and creep of concrete contai ning granulated blast furnace slag in Fly Ash Silica Fume Slag and Natural Pozzolans in Concretes Proc 3rd International Conference Trondheim Norway Vol 2 ACI SP114 pp 1325 43 Detroit Michigan 1989 9152 JC Chern and YW Chan Deformations of concrete made with blastfurnace slag ce ment and ordinaryportland cement ACI MaterialsJournal 86 No 4 pp 37282 1989 9 153 K W N asser and A A AlManaseer Creep of concrete containing fly ash and superplas ticizer at different stressstrength ratios ACI Journal 83 No 4 pp 66873 1986 Capítulo 9 Elasticidade retração e fluência 501 9154 R L Day and J M Illston The effect of rate of drying on the dryingwetting behaviour of hardened cement paste Cement and Concrete Research 13 No 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tradicionalmente esperada Concluise que o concreto deve ser capaz de suportar o processo de deterioração a que estará exposto Esse concreto é considerado durável É interessante citar que a durabilidade não significa uma vida infinita tampouco a resistência do concreto a qualquer ação Além disso hoje se sabe que em muitas situa ções são necessárias operações rotineiras de manutenção do concreto 1068 Um exemplo de procedimentos de manutenção é dado por Carter 1072 O fato de a durabilidade não ter sido até o momento considerada neste livro po deria indicar que esse tema é de menor importância em relação às demais propriedades do concreto em especial a resistência Não é o caso e na verdade em várias situações a durabilidade é de importância primordial Apesar disso até recentemente os avanços em cimento e na tecnologia do concreto concentraramse na obtenção de resistências cada vez mais elevadas ver página 348 Havia uma suposição de que um concreto resistente é um concreto durável e as únicas considerações especiais feitas eram em relação aos efeitos dos ciclos de gelo e degelo e a algumas formas de ataques quimicos Sabese agora que para várias condições de exposição das estruturas de concreto am bas resistência e durabilidade devem ser consideradas explicitamente na etapa de pro jeto A ênfase na palavra ambas é intencional visto que pode ser um erro substituir a ênfase na resistência pela ênfase na durabilidade Os requisitos de durabilidade para uma vida útil de 50 e uma de l 00 anos são dados pela BS 85001 2006 Este capítulo considera vários aspectos da durabilidade mas dois tópicos especiais o efeito do gelo e degelo incluindo a ação de agentes descongelantes e o ataque por cloretos são temas do Capítulo 11 Causas da durabilidade inadequada A durabilidade inadequada se manifesta pela deterioração que pode decorrer tanto de fatores externos quanto de causas internas ao concreto As ações podem ser físicas mecânicas ou químicas Os danos mecânicos são causados por impacto analisado na página 360 abrasão erosão ou cavitação Os três últimos serão discutidos no fim do capítulo As causas químicas de deterioração incluem as reações álcalisílica e álcali Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 503 carbonato que também serão discutidas neste capítulo O ataque químico externo ocor re principalmente por meio de íons agressivos como os cloretos os sulfatos ou pelo dióxido de carbono gás carbônico bem como por vários líquidos e gases industriais ou naturais As ações deletérias podem ser de vários tipos e podem ser diretas ou indiretas As causas físicas de deterioração incluem os efeitos da alta temperatura ou das diferenças entre os coeficientes de dilatação térmica do agregado e da pasta de cimento endurecida tema discutido no Capítulo 8 Uma importante fonte de danos é o ciclo de gelo e degelo do concreto e a ação associada dos sais descongelantes tópicos que serão tratados no Capítulo 11 Deve ser destacado que os processos de deterioração químicos e físicos podem atu ar de forma sinérgica Os diversos fatores que influenciam a durabilidade do concreto são assunto deste capítulo Nesta etapa é válido destacar que a deterioração do con creto raramente é decorrente de uma única causa O concreto com frequência pode ser satisfatório apesar de apresentar algumas características indesejáveis mas com um fator adverso adicional o dano irá ocorrer Por essa razão em algumas situações é difícil atribuir a deterioração a um fator específico mas a qualidade do concreto no sentido amplo da palavra ainda que com destaque para a permeabilidade quase sempre faz parte da cena De fato exceto no que se refere às causas mecânicas todas as influências negativas sobre a durabilidade envolvem o transporte de fluidos através do concreto Por essa razão a análise da durabilidade requer o entendimento dos fenôme nos envolvidos Transporte de fluidos no concreto Existem três fluidos muito importantes para a durabilidade que podem penetrar no concreto a água pura ou com íons agressivos o gás carbônico e o oxigênio Eles po dem se movimentar através do concreto de diferentes formas mas todo o transporte depende essencialmente da estrutura da pasta de cimento hidratada Como mencio nado anteriormente a durabilidade do concreto depende muito da facilidade com que os fluidos sejam líquidos ou gases podem penetrar e se movimentar no interior do concreto característica que normalmente é denominada permeabilidade do concreto A rigor permeabilidade se refere ao fluxo através de um meio poroso O movimento dos diversos fluidos através do concreto ocorre não somente pelo escoamento por meio de um sistema de poros mas também por difusão e por sorção de modo que o interes se real é pela penetrabilidade do concreto Apesar disso o termo normalmente aceito permeabilidade será utilizado para a movimentação geral de fluidos para o interior e através do concreto exceto quando para maior clareza forem necessárias distinções entre os vários tipos de movimentação Próximo do fim de 2010 foi publicado um estudo 1º 142 descrevendo e discutindo os fenômenos de transporte envolvidos na determinação de cloretos no concreto Foi listado um total de 11 fenômenos Essa publicação é extremamente valiosa como con tribuição para o entendímento dos fenômenos envolvidos Infelizmente na realidade os fluidos no concreto não obedecem a um único modo de transporte tampouco um único íon está envolvido Isso não díminui o valor da publicação símplesmente ilustra a necessidade de entendimento dos fenômenos que devem ser aplicados a uma deter minada situação 504 Propriedades do Concreto Influência do sistema de poros O aspecto da estrutura da pasta de cimento endurecida relevante para a permeabilidade é a natureza do sistema de poros no interior da pasta de cimento e também na região próxima à interface entre a pasta de cimento e o agregado A zona de transição ocupa entre um terço e metade do volume total da pasta de cimento endurecida no concreto e tem reconhecidamente uma microestrutura diferente em relação ao restante da pasta A interface também é o ponto de início da fissuração nas primeiras idades Por essas razões pode ser esperado que a zona de transição contribua significativamente para a permeabilidade do concreto 1º44 Contudo Larbi I049 concluiu que apesar da maior porosidade da zona de transição a permeabilidade do concreto é controlada pela parte principal da pasta de cimento hidratada que é a única fase contínua no concreto O fato de a permeabilidade da pasta de cimento endurecida não ser menor do que a do concreto com uma pasta de cimento semelhante reforça o ponto de vista de Larbi Porém também é relevante para o concreto o fato de que qualquer movimentação de fluidos deve seguir um caminho maior e mais tortuoso devido à presença do agregado que também reduz a área efetiva para o fluxo Desse modo a importância da zona de transição em relação à permeabilidade continua incerta Mesmo de forma mais geral deve ser admitido que a relação entre a permeabilidade e a estrutura de poros da pasta de cimento endurecida é na melhor das hipóteses qualitativa 1097 Os poros importantes para a permeabilidade são os poros necessariamente con tínuos com diâmetro mínimo de 120 ou de 160 nm Entre os poros irrelevantes para o escoamento ou seja para a permeabilidade estão incluídos além dos poros descontí nuos aqueles que contêm água adsorvida e os que possuem aberturas estreitas mesmo que os poros em si sejam grandes ver Figura 616 Os agregados também podem ter poros mas em geral eles são descontínuos Além do mais as partículas de agregado estão envoltas pela pasta de cimento de modo que os poros no agregado não contribuem para a permeabilidade do concreto O mesmo se aplica aos vazios de ar discretos como as bolhas de ar incorporado ver página 567 Além disso o concreto como um todo possui vazios causados pelo adensamento imper feito ou pela água exsudada aprisionada Esses vazios podem ocupar entre 1 e 10 do volume do concreto sendo que esta última fração representa um concreto com muitas falhas e com resistência muito baixa Concretos como esse ou concretos com vazamen to de nata não devem ser produzidos e não serão mais discutidos Escoamento difusão e sorção Devido à existência de diferentes tipos de poros com alguns contribuindo para a per meabilidade e outros não é importante a distinção entre porosidade e permeabilidade Porosidade é a medida da proporção do volume total ocupado por poros e normal mente é expressa em porcentagem Caso a porosidade seja elevada e os poros se in tercomuniquem eles contribuem para o transporte de fluidos através do concreto de modo que sua permeabilidade também é elevada Por outro lado caso os poros sejam descontínuos ou de alguma maneira ineficazes para o transporte o concreto tem baixa permeabilidade mesmo que sua porosidade seja elevada A porosidade pode ser medida por intrusão de mercúrio também podem ser utili zados outros fluidos tema que foi tratado na página 297 e exaustivamente analisado Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 505 por Cook Hover 1046 Uma indicação da porosidade pode ser obtida a partir da deter minação da absorção do concreto conforme tratado na página 510 No que diz respeito à facilidade de movimentação de fluidos através do concreto denominada de forma geral permeabilidade podem ser distinguidos três mecanismos Permeabilidade se refere ao fluxo sob um diferencial de pressão Difusão é o processo de movimentação de fluidos decorrente de um diferencial de concentração e difusividade é a propriedade relevante do concreto Os gases podem se difundir através de espaços preenchidos com água ou com ar sendo que no primeiro caso o processo é de 104 a 105 vezes mais lento do que no último Sorção é o resultado do movimento capilar nos poros do concreto abertos ao meio ambiente Concluise então que a sucção capilar somente pode ocorrer em concretos par cialmente secos Não existe sorção de água em concretos totalmente secos ou saturados Devido à penetrabilidade do concreto ser descrita na literatura por termos varia dos é importante apresentar de forma resumida as expressões matemáticas relevantes e estabelecer de forma clara as unidades de medida Uma discussão extensa sobre os vários aspectos da permeabilidade é apresentada pela referência 1096 Coeficiente de permeabilidade O fluxo nos poros capilares em um concreto saturado obedece à lei de Darcy para fluxo laminar através de um meio poroso dq dt A onde dqldt taxa de fluxo de água m3s A área da seção transversal do corpo de prova m2 Ah queda na coluna de água através do corpo de prova m L espessura do corpo de prova m 17 viscosidade dinâmica do fluido Nsm2 p massa específica do fluido kgm3 g aceleração da gravidade rns2 O coeficiente K é expresso em metros ao quadrado e representa a permeabilidade intrín seca do material independentemente do fluido envolvido Como o fluido em geral é a água pode ser dito K Kpg 11 O coeficiente K agora expresso em metros por segundo é denominado coeficiente de permeabilidade do concreto e deve ser citado que ele se refere à água em temperatura ambiente Esta última observação vem do fato de a viscosidade da água mudar confor me a temperatura A equação de fluxo pode então ser escrita como e quando se atinge um estado de fluxo dqldt contínuo K é determinado diretamente 506 Propriedades do Concreto Difusão Como mencionado anteriormente quando o transporte de um gás ou de um vapor atra vés do concreto é o resultado de um gradiente de concentração e não de um diferencial de pressão ocorre a difusão Em relação à difusão de gases o dióxido de carbono e o oxigênio constituem o foco principal O primeiro leva à carbonatação da pasta de cimento hidratada e o segundo torna possível o progresso da corrosão da armadura do concreto armado O primeiro desses mecanismos de deterioração será discutido ainda neste capítulo mas a corrosão será tratada somente no Capítulo 11 Nesta etapa é interessante destacar que o coefi ciente de difusividade de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molecular 1º 13º Dessa forma por exemplo o oxigênio se difunde teoricamente l 17 vezes mais rapidamente do que o dióxido de carbono Essa relação possibilita cal cular o coeficiente de difusão de um gás a partir de dados experimentais de outro gás Coeficiente de difusão A equação de difusão aplicável ao vapor de água e ao ar pode ser expressa pela primeira lei de Fick conforme segue de JD dL onde dcdL gradiente de concentração kgm4 ou molesm4 D coeficiente de difusão m2s J taxa de transporte de massa kgm2s ou molesm2s L espessura do corpo de prova m Mesmo que a difusão ocorra somente através dos poros os valores de J e de D se referem à seção transversal do corpo de prova de concreto Dessa forma D na reali dade é o coeficiente de difusão efetivo O coeficiente de difusão de um gás pode ser determinado experimentalmente sob um sistema de regime estável com duas faces do corpo de prova de concreto sendo expostas cada uma a um gás puro diferente Determinase a massa dos gases no lado oposto ao que eles estavam originalmente A pressão em cada face do corpo de prova deve ser a mesma já que a força que causa a movimentação por difusão é a diferença de concentração molar e não o diferencial de pressão Difusão através do ar e da água Papadakis et a 1º 13º apresentaram expressões para o coeficiente de difusão efetivo do dióxido de carbono como uma função da umidade relativa do ar e da porosidade da pasta de cimento endurecida ou da resistência à compressão do concreto A difusão através da água é quatro ordens de grandeza mais lenta do que através do ar Deve ser destacado que o coeficiente de difusão se altera conforme a idade devido ao sistema de poros no concreto mudar com o tempo especialmente com a continuidade da hidrata ção do cimento A difusão do oxigênio através do concreto é bastante afetada pela cura úmida 1096 e a cura prolongada reduz o coeficiente de difusão por um fator aproximado a seis Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 507 A condição de umidade do concreto no ensaio também tem uma grande influência pois a água dos poros causa uma diminuição significativa na difusão Como exemplo o coeficiente de difusão do oxigênio de um concreto bem curado e mantido em umida de relativa de 55 é menor do que 5 x 10s m2s para um concreto de alta qualidade e maior do que 50 x 108 m2s para um concreto de baixa qualidade 1096 O movimento de vapor de água através do concreto pode ocorrer como resultado de uma diferença de umidade nas duas faces opostas 1012 A umidade relativa das duas faces do concreto deve ser conhecida em virtude de o aumento da umidade relativa diminuir nos poros os espaços preenchidos com ar disponíveis para difusão Como resultado disso se a face úmida estiver por exemplo saturada o aumento da umidade relativa na face seca reduzirá a permeabilidade ao vapor A transmissão do vapor de água é geralmente afetada de modo semelhante à permeabilidade ao ar Além da difusão de gases os íons agressivos em especial os cloretos e os sul fatos se movem por difusão na água dos poros É na água dos poros que ocorrem as reações com a pasta de cimento hidratada de modo que a difusão iónica é im portante em relação ao ataque ao concreto por sulfatos e ao ataque às armaduras por cloretos A difusão iônica é mais efetiva quando os poros da pasta de cimento endurecida estão saturados mas ela também pode ocorrer em concreto parcialmente saturado Da mesma forma que a permeabilidade a difusão é menor com relações águaci mento mais baixas mas a influência da relação águacimento na difusão é muito menor do que na permeabilidade Absorção O volume de poros no concreto é medido pela absorção e é diferente da facilidade com a qual os fluidos podem penetrar no concreto Essas duas grandezas não estão necessariamente relacionadas A absorção normalmente é medida pela secagem de um corpo de prova até atingir uma massa constante seguida por sua imersão em água e pela verificação do aumento de massa como uma porcentagem da massa seca Diver sos procedimentos podem ser utilizados e resultados bastante variáveis são obtidos conforme mostrado na Tabela 10 l Uma razão para essa variação de valores é que em um extremo a secagem em temperatura normal pode não ser eficiente para a re moção de toda a água Por outro lado a secagem em altas temperaturas pode remover parte da água combinada Por esse motivo a absorção não pode ser utilizada como uma medida da qualidade do concreto mas a maioria dos bons concretos tem absor ção bem menor do que 10 em massa Caso o volume ocupado pela água necessite ser calculado deve ser levada em conta a diferença entre as massas específicas da água e do concreto Um ensaio de absorção em vários fragmentos de pequenas dimensões de concreto é prescrito pela ASTM C 64206 São realizadas a secagem entre 100 e 110 ºC e a imersão em água a 21 ºC por pelo menos 48 horas As exigências da BS 18811221983 são simi lares exceto que o ensaio é realizado em corpos de prova inteiros extraídos Os ensaios de absorção não são utilizados com frequência exceto para o controle de qualidade de rotina de produtos préfabricados como peças de pavimentação lajes e meiosfios A absorção é determinada a partir de corpos de prova de pequenas di 508 Propriedades do Concreto Tabela 101 Valores de absorção de concretos obtidos por vários procedimentos 107 Absorção para o concreto Condição de secagem Condição de imersão A B c D E F 100 ºC Água por 30 minutos 47 32 89 123 100 ºC Água por 24 horas 74 69 91 129 100 ºC Água por 48 horas 75 70 92 13l 100 ºC Água por 48 horas mais 5 horas de fervura 81 73 14l 182 65 ºC 5 horas de fervura 64 64 132 172 105 ºC até uma 1ª 30 74 massa constante 24 horas 34 77 7 dias 35 78 20 e no vácuo robre r bma 19 59 cal por 30 dias 24 horas 22 63 7 dias 23 64 mensões obtidos por serragem secos por 72 horas a 105 ºC e imersos em água por 30 minutos e por 24 horas Ensaios de absorção superficial Para fins práticos são as características da região externa do concreto que protege a armadura que são de maior interesse e em razão disso foram desenvolvidos ensaios de absorção superficial Um ensaio para a determinação da absorção superficial inicial é estabelecido pela BS 188151984 cancelada Em essência a velocidade de absorção de água pela região superficial do concreto é determinada em um período de tempo especificado variável entre 10 minutos e uma hora sob uma coluna de água de 200 mm Essa coluna é um pouco maior do que a causada por chuva dirigida chuva e vento A velocidade de absorção superficial inicial é expressa em mlm2s Uma absorção inicial superior a 050 mlm2s após 10 minutos pode ser considerada elevada e baixa quando esse valor for inferior a 025 mlm2s Os valores correspon dentes após duas horas são respectivamente maiores do que O 15 mlm2s e menores do que 007 mlm2s 1096 Uma deficiência do ensaio de absorção superficial inicial é o fato de o fluxo de água através do concreto não ser unidirecional Para solucionar isso foram propostos vários ensaios modificados mas nenhum deles obteve aceitação geral A massa de água que é absorvida pelo concreto durante o ensaio depende do teor de umidade preexistente Por essa razão os resultados da absorção superficial inicial N de RT A NBR 97782005 versão corrigida 22009 que também faz a determinação do índice de vazios e da massa específica utiliza o procedimento da diferença entre a massa do corpo de prova saturado e a massa do corpo de prova seco em estufa Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 509 não podem ser interpretados prontamente a menos que o concreto tenha sido acondi cionado antes do ensaio a uma condição higrométrica conhecida Essa condição não pode ser atendida em concretos em campo Como consequência um valor baixo de absorção superficial inicial pode decorrer das características de baixa absorção próprias do concreto ensaiado ou do fato de os poros de um concreto de baixa qualidade já es tarem preenchidos com água Tendo a limitação anterior em mente o ensaio de absorção superficial inicial pode ser utilizado para comparar a eficiência da cura na região externa do concreto Um ensaio que fornece alguma ideia da facilidade com que a água ou o ar penetram no concreto em campo foi desenvolvido por Figg 1º22 Um pequeno orifício é aberto e depois ele é selado com borracha de silicone Esse plugue é perfurado por uma agulha hi podérmica conectada a uma bomba de vácuo e então a pressão no sistema é reduzida até um dado valor O tempo necessário para o ar permear através do concreto e aumentar a pressão na cavidade até um valor especificado é uma indicação da permeabilidade ao ar do concreto Outro modelo do aparelho possibilita determinar a permeabilidade do con creto à água pela medida do tempo necessário para um determinado volume de água pe netrar no concreto 1022 Várias modificações do aparelho de Figg foram desenvolvidas 1096 Deve ser destacado que o termo permeabilidade não é realmente válido já que os resultados dos ensaios de Figg não estão diretamente relacionados ao coeficiente de permeabilidade como corretamente definido Apesar disso os ensaios são úteis para fins de comparação Sortividade Devido às dificuldades associadas aos ensaios de absorção por um lado e por outro devido aos ensaios de permeabilidade medirem a resposta do concreto à pressão que rara mente é a força que impele os fluidos para o interior do concreto um outro tipo de ensaio é necessário Esse tipo de ensaio mede a taxa de absorção da água por sucção capilar de um concreto não saturado colocado em contato com a água não existindo coluna de água Essencialmente o ensaio de sortividade determina a taxa de absorção pela ascensão capilar por um prisma de concreto apoiado sobre pequenos suportes de maneira que somente de 2 a 5 mm inferiores do prisma estejam imersos O incremento na massa do prisma com o tempo é registrado Foi mostrado 1098 que existe uma relação na forma i st5 onde i incremento de massa desde o início do ensaio por unidade de área da seção transversal em conta to com a água Em unidades SI i pode ser expresso em mm t tempo no qual a massa foi determinada minutos S sortividade mmmin 5 Na prática é mais fácil medir o valor de i como uma elevação do nível de água no concreto que se manifesta por uma coloração mais escura Nesse caso i é medido diretamente em mm Caso a sortividade seja expressa em unidades SI deve ser utilizada a seguinte conversão l mmmin5 129 x 104 ms05 51 O Propriedades do Concreto No ensaio são feitas várias medições em um período de até quatro horas e é ajustada uma linha reta no gráfico dos incrementos de massa ou a ascensão de água versus a raiz quadrada do tempo O ponto de origem e possivelmente também o das leituras iniciais é ignorado pois ocorre um pequeno acréscimo na massa no momento em que os poros superficiais abertos nos 2 a 5 mm inferiores do prisma são imersos ver Figura 101 Alguns valores típicos de sortividade são 009 mmmins para concretos com re lação águacimento de 04 e O 17 mmmin5 para concretos com relação águacimento igual a 06 Esses valores devem ser considerados apenas como exemplos Assim como no ensaio de absorção superficial inicial quanto maior for o teor de umidade do concreto menor será a sortividade medida de modo que se possível o corpo de prova deve ser mantido a 105 ºC antes do ensaio Como alternativa pode ser indicada a condição de umidade do corpo de prova Permeabilidade do concreto à água Os princípios do fluxo de água através do concreto sob pressão foram discutidos na página 505 considerando o fluxo através de um corpo poroso Agora serão analisadas algumas características mais específicas da permeabilidade do concreto Inicialmente é possível notar que a pasta de cimento endurecida é composta por partículas conectadas somente por uma pequena fração de sua superfície total Por essa razão parte da água é interna do campo de força da fase sólida ou seja está adsorvi da Essa água tem uma elevada viscosidade mas apesar disso é móvel e faz parte do fluxo 1º2 Como já exposto a permeabilidade do concreto não é uma função simples de sua porosidade pois também depende da dimensão da forma da tortuosidade e da continuidade dos poros Dessa forma embora o gel de cimento tenha uma porosidade de 28 sua permeabilidade10 3 é de somente 7 x 1016 ms Isso se deve à textura extrema 16 Q M e E E 12 Õll E 08 O O o O e O E 04 O o u e s l o 4 9 16 25 Tempo raiz quadrada min Figura 101 Exemplo da relação entre o incremento de massa de água por unidade de área e o tempo utilizado para o cálculo da sortividade N de RT A NBR 97792012 estabelece o procedimento para a determinação da absorção de água por capilaridade em concreto endurecido O método de ensaio é semelhante ao descrito e o resultado é expresso em gcm2 Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 511 mente fina da pasta de cimento endurecida os poros e as partículas sólidas são muito pequenas e numerosas enquanto nas rochas os poros mesmo em menor número são muito maiores o que resulta em maior permeabilidade Pela mesma razão a água pode fluir mais facilmente através dos poros capilares do que através dos poros muito meno res de gel A pasta de cimento como um todo é de 20 a 100 vezes mais permeável do que o gel em si 1º3 Concluise então que a permeabilidade da pasta de cimento endurecida é controlada pela porosidade capilar A relação entre essas duas grandezas é mostrada na Figura I02 Para fins de comparação a Tabela I02 lista as relações águacimento de pastas com a mesma permeabilidade bem como de algumas rochas comuns 1º3 É interessante ver que a permeabilidade do granito é aproximadamente a mesma da pasta de cimento madura com relação águacimento de O 70 isto é de qualidade não tão boa A permeabilidade da pasta de cimento varia conforme a evolução da hidratação Na pasta fresca o fluxo de água é controlado pela dimensão pela forma e pela concentração 100 e 90 1 80 o 70 o g 60 g 50 E 40 e 30 e 20 ci 10 o u I l f o 10 20 30 40 Porosidade capilar Figura 102 Relação entre a permeabilidade e a porosidade capilar da pasta de cimento 103 Tabela 102 Comparação entre permeabilidades de rochas e de pastas de cimento1º3 Coeficiente de Relação águacimento da pasta de cimento Tipo de rocha permeabilidade ms madura de mesma permeabilidade Basalto denso 247 X l0 14 038 Quartzo diorito 824 X l0 14 042 Mármore 239 X l0 13 048 Mármore 577 X l0 12 066 Granito 535 X lO ll 070 Arenito 123 X lO IO 071 Granito 156 X lO IO 071 512 Propriedades do Concreto das partículas originais de cimento Com o progresso da hidratação a permeabilidade diminui rapidamente devido ao volume total de gel incluindo os poros de gel ser aproxi madamente 2 l vezes o volume do cimento não hidratado Desse modo o gel preenche de forma gradual parte dos vazios originalmente preenchidos com água Na pasta madura a permeabilidade depende da dimensão da forma e da concentração das partículas de gel e do fato de os capilares terem ou não se tornado descontínuos 104 A Tabela 103 mostra valores do coeficiente de permeabilidade105 em diferentes idades para uma pasta de cimen to com relação águacimento igual a O 70 A diminuição no coeficiente de permeabilidade será mais rápida quanto menor for a relação águacimento da pasta de modo que ocorre uma pequena diminuição após a realização de cura úmida por um período de 1021 sete dias quando a relação águacimento é 045 28 dias quando a relação águacimento é 060 90 dias quando a relação águacimento é O 70 Para pastas de cimento com mesmo grau de hidratação a permeabilidade será me nor quanto maior for o consumo de cimento da pasta ou seja quanto menor for a relação águacimento A Figura 103 mostra valores obtidos para pastas com 93 de cimento já hidratado 105 A inclinação da curva é consideravelmente menor para pastas com relações águacimento inferiores a aproximadamente 060 isto é pastas em que alguns capilares foram segmentados ver página 33 A partir da Figura 103 pode ser visto que a redução da relação águacimento de por exemplo O 70 para 030 diminui o coeficiente de permeabilidade em três ordens de grandeza A mesma redução ocorre em uma pasta com relação águacimento de 070 entre as idades de sete dias e um ano No concreto o valor do coeficiente de permeabilidade diminui substancialmente com a diminuição da relação águacimento Em uma faixa de relações águacimento de O 75 a 026 o coeficiente diminui até quatro ordens de grandeza 1º51 e no intervalo de O 75 a 045 em duas ordens de grandeza Especificamente com relação águacimento de O 75 o coeficiente de permeabilidade é geralmente 1010 rns e esse valor pode ser considerado representativo de um concreto com elevada permeabilidade Com relação águacimento igual a 045 o coeficiente típico é 1011 ou 1012 rns Permeabilidades de uma ordem de grandeza menor do que o último valor são representativas de concretos com permeabilidade muito baixa Tabela 103 Redução na permeabilidade da pasta de cimento relação águacimento 070 com a evolução da hidratação1º5 Idade dias Fresco 5 6 8 13 24 Final Coeficiente de permeabilidade K ms 2 X 106 4 X 10lO 1X10lO 4X10 11 5 X 1012 1X1012 6 x 10 13 estimado 140 e 120 o 100 O 80 60 O e i o u 40 20 o 02 03 04 Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 513 1 I I i e o 05 06 07 08 Relação águacimento Figura 103 Relação entre a permeabilidade e a relação águacimento para pastas de cimen to maduras1º5 93 de cimento hidratado Em relação a esse tema é interessante fazer referência novamente à Figura I03 que trata de pastas maduras Ocorre um grande aumento na permeabilidade em rela ções águacimento maiores do que aproximadamente 040 Próximo a esse valor de relação águacimento os capilares se tornam segmentados de modo que existe uma diferença substancial entre a permeabilidade de pastas de cimento maduras com rela ção águacimento menor do que 040 e a de pastas com esse valor mais elevado Essa diferença tem consequências quanto ao ingresso de íons agressivos no concreto A per meabilidade do concreto também é de interesse em relação à estanqueidade à água de estruturas destinadas à contenção de líquidos e de algumas outras estruturas e também no que diz respeito ao problema de pressão hidrostática no interior de barragens Além disso o ingresso de umidade no concreto influencia suas propriedades de isolamento térmico ver páginas 390 e 737 Foi constatado que para concretos com relação águacimento muito alta o au mento do período de cura úmida de um para sete dias 1051 reduz a permeabilidade à água em cinco vezes A permeabilidade do concreto é influenciada também pelas propriedades do ci mento Para a mesma relação águacimento cimentos mais grossos tendem a produzir uma pasta de cimento endurecida com maior porosidade do que cimentos mais finos 105 O teor dos compostos do cimento afeta a permeabilidade já que influencia a velocidade de hidratação mas a porosidade e a permeabilidade finais não são afetadas1º5 Em ter mos gerais é possível afirmar que quanto maior for a resistência da pasta de cimento endurecida menor será sua permeabilidade Isso já é esperado pois a resistência é uma função do volume relativo de gel no espaço disponível Existe uma exceção a essa afir mação a secagem da pasta de cimento aumenta sua permeabilidade provavelmente devido à retração poder causar a ruptura de parte do gel entre os capilares e assim abrir novas passagens para a água 1º5 514 Propriedades do Concreto A diferença entre a permeabilidade da pasta de cimento endurecida e a do concreto contendo uma pasta de mesma relação águacimento deve ser analisada em função da influência da permeabilidade do agregado no comportamento do concreto ver Tabela 102 Caso o agregado tenha permeabilidade muito baixa sua presença reduz a área efetiva onde o fluxo pode ocorrer Além disso como o caminho do fluxo tem de contor nar as partículas dos agregados o caminho efetivo se torna consideravelmente maior de modo que o efeito do agregado na redução da permeabilidade pode ser considerável Aparentemente a zona de transição não contribui para o fluxo Em geral a influência do teor de agregado na mistura é pequena e devido às partículas de agregado estarem envoltas pela pasta de cimento em um concreto com adensamento pleno é a permeabi lidade da pasta de cimento endurecida que exerce maior influência na permeabilidade do concreto conforme citado na página 504 A permeabilidade do concreto em condições criogênicas como por exemplo ao nitrogênio líquido a 196 ºC envolve outros mecanismos pois o gelo reduz o fluxo e aparentemente os agregados têm uma influência substancial 105º Foram citados valores típicos de 1018 a 1017 m2 para o coeficiente de permeabilidade intrínseca 105º Ensaios de permeabilidade Não há uma normalização geral dos ensaios de permeabilidade do concreto 10123 por tanto os valores dos coeficientes citados em diferentes publicações podem não ser com paráveis Nesses ensaios é medido o fluxo de água no concreto pelo escoamento em regime permanente decorrente de um diferencial de pressão sendo utilizada a lei de Darcy ver página 505 para o cálculo do coeficiente de permeabilidade K No procedimento 491392 1043 prescrito pelo US Bureau of Reclamation é usa da uma pressão de água de 2 76 Mpa que equivale a uma coluna de água de 282 m Também existem ensaios canadenses1º4510109 e um ensaio alemão normalizado pela DIN 104819911º 131 Nesses métodos a pressão com que a água é forçada a escoar pelo concreto é alta o que pode alterar a condição natural do concreto Há também a pos sibilidade de ela bloquear parte dos poros com material fino Além do mais durante a realização do ensaio o cimento ainda não hidratado pode sofrer reação levando o valor do coeficiente de permeabilidade a diminuir com o tempo O procedimento 491392 l043 estabelece uma correção em relação à idade do corpo de prova no momento do ensaio conforme mostra a Figura 104 Esse procedimento é relevante para o comportamento do concreto em grandes barragens Por outro lado para estruturas comuns o fluxo de água sob alta pressão não é representativo das con dições de uso É importante destacar que resultados de ensaios de permeabilidade realizados em concretos semelhantes e de mesma idade com os mesmos equipamentos apresen tam grande dispersão Diferenças entre por exemplo 2 x 1012 e 6 x 1012 rns não são significativas de modo que é importante citar a ordem de grandeza ou adotar uma aproximação máxima de 5 x 1012 rns Diferenças menores no valor do coeficiente de permeabilidade não são significativas e podem ser enganosas N de RT A NBR 107862013 determina o coeficiente de permeabilidade à água do concreto endurecido sendo aplicada uma pressão de 20 MPa Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 515 350 300 oI 250 i j l 200 O oI 150 E oI 100 E r 50 o 30 60 90 120 150 180 210 240 270 Idade no momento de ensaio dias Figura 104 Correção relativa à idade para o ensaio de permeabilidade do concreto do US Bureau of Reclamation na ordenada a permeabilidade em qualquer idade está representada como uma porcentagem da permeabilidade na idade de 60 dias1043 Ensaio de penetração de água Existe mais um problema em relação aos ensaios de permeabilidade em um concreto de boa qualidade não há fluxo de água através do concreto A água penetra no concreto até certa profundidade e uma expressão foi desenvolvida por Valenta 1º48 para converter a profundidade de penetração no coeficiente de permeabilidade K em ms equivalen te ao utilizado na lei de Darcy e2v K 2ht onde e profundidade de penetração no concreto m h coluna de água m t tempo sob pressão s v fração do volume do concreto ocupado por poros O valor de v representa os poros discretos como as bolhas de ar que não são preenchi dos com água exceto sob pressão Esse valor pode ser calculado a partir do aumento de massa do concreto durante o ensaio lembrando que somente devem ser considerados os vazios na parte do corpo de prova em que houve penetração de água O valor de v1047 normalmente varia entre 002 e 006 A coluna de água é aplicada sob pressão geralmente variável entre O 1 e O 7 MPa 1º21 A profundidade de penetração é obtida pela visualização da superfície rompi da do corpo de prova o concreto umedecido se torna mais escuro após um determina do tempo Esse é o valor de e na expressão de Valenta A profundidade de penetração da água também pode ser utilizada como uma ava liação qualitativa do concreto Concretos com valores de profundidade inferiores a 50 516 Propriedades do Concreto mm são considerados impermeáveis com a profundidade de penetração menor do que 30 mm os concretos são considerados impermeáveis em condições agressivas 1021 Permeabilidade ao ar e ao vapor Conforme mencionado anteriormente a facilidade com que o ar alguns gases e o vapor de água podem penetrar no concreto é importante para sua durabilidade em diversas condições de exposição Deve ser feita uma distinção entre a situação em que a força atuante é um diferencial de pressões e aquela em que a pressão e a temperatura são as mesmas nos dois lados do corpo de prova ou do elemento mas existem dois gases dife rentes nos dois lados Neste último caso os gases se movimentam através do concreto por difusão enquanto no primeiro o fenômeno é a permeabilidade Lawrence 105 2 reviu a dedução e a medida da difusividade do concreto aos gases em m2s e mostrou que em uma escala loglog existe uma relação linear entre a difusividade e a permeabilidade intrínseca do concreto em m2 Um exemplo dessa relação para o oxi gênio é mostrado na Figura 105 A relação pode ser utilizada para estabelecer o valor de difusividade a partir de ensaios de permeabilidade que são mais fáceis de realizar 1052 NÊ e 1 o j u º O 9 O e u O O õ O E 10 o 01 o 8 Idade O 1 dia O 28 dias 00 1 0 1 1 10 100 Difusividade escala logarítmica 108 m2s Figura 105 Relação entre a permeabilidade intrínseca e a difusividade do concreto 1º52 N de RT A NBR 107872011 estabelece os procedimentos para a determinação da penetração de água sob pressão no concreto endurecido As pressões aplicadas variam de 01 a 07 MPa Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 517 Como os gases são compressíveis a pressão p0 em que a vazão q em m3s é medida deve ser considerada além das pressões de entrada p e de saída Pa todas as pressões em Nm2 O coeficiente de permeabilidade intrínseca K em m2 é 1096 K 2qp0Lr7 Ap2 p onde A área da seção transversal do corpo de prova m2 L espessura do corpo de prova m 17 viscosidade dinâmica Nslm Para o oxigênio a 20 ºC 11 202 x I06 Nsm2 Teoricamente o coeficiente de permeabilidade intrínseca de um determinado con creto deve ser o mesmo independentemente de ser utilizado gás ou líquido no ensaio Os gases entretanto resultam em um maior valor de coeficiente devido ao fenômeno de deslizamento dos gases Isso significa que no limite de fluxo o gás tem uma veloci dade finita A diferença entre a permeabilidade aos gases e aos líquidos é maior com va lores menores de coeficiente de permeabilidade intrínseca e a relação entre a primeiro e a segunda varia de 6 até aproximadamente 1001º132 A permeabilidade ao ar é bastante afetada pela cura especialmente em concretos de baixas e médias resistências 1º92 A Figura 106 mostra esse efeito para um concreto 28 24 r a b 20 o a 16 Olj o Cura seca o 12 O 8 Cura úmida 4 o 30 40 50 60 Resistência à compressão MPa Figura 106 Relação entre a permeabilidade ao oxigênio e a resistência à compressão de concretos curados por 28 dias em água e ao ar com umidade relativa de 65 baseada na referência 1092 518 Propriedades do Concreto curado por 28 dias a em água e b ao ar com umidade relativa de 65 e posterior mente mantido por um ano ao ar a 20 ºC e com umidade relativa de 65 Para fins de ilustração 1º 132 pode ser dito que a ordem de grandeza da permeabili dade intrínseca com a utilização de gás do concreto com relação águacimento igual a 033 é de 10is m2 A permeabilidade ao ar do concreto é fortemente afetada por seu teor de umidade Foi observado que a mudança de uma condição próxima à saturação para uma condi ção de secagem em estufa implicou o aumento do coeficiente de permeabilidade ao gás em aproximadamente duas ordens de grandeza Por essa razão em todos os ensaios a condição do concreto deve ser claramente definida Do ponto de vista da facilidade de execução do ensaio a condição preferencial é a seca em estufa Entretanto essa condi ção não é representativa do concreto em serviço e é a permeabilidade do concreto ao oxigênio em condições reais que é relevante para a corrosão da armadura O condicionamento do corpo de prova ao ar em uma condição constante de umi dade mesmo por períodos longos como 28 dias não resulta necessariamente em uma condição de umidade uniforme no interior do concreto 1º59 A permeabilidade do concreto ao oxigênio pode ser determinada pelo método de senvolvido pelo Cembureau 1º53 Entretanto não existe um método de aceitação geral Carbonatação A discussão sobre o comportamento do concreto é em geral baseada na consideração de que o meio ambiente é o ar que não reage com a pasta de cimento hidratada Na realidade entretanto o ar contém C02 que na presença de umidade reage com o ci mento hidratado Cabe ressaltar que na verdade o agente é o gás carbônico pois o C02 gasoso não é reativo A ação do C02 ocorre mesmo com pequenas concentrações como as presentes no ambiente rural onde o teor de C02 é cerca de 003 em volume Em um laboratório não ventilado esse teor pode chegar a mais de O 1 e em cidades grandes o valor médio é 03 e excepcionalmente chega a 1 Um exemplo de concreto exposto a uma concentração muito elevada de C02 é o concreto utilizado em revestimentos de túneis para veículos A velocidade de carbonatação aumenta com o aumento do teor de C02 especialmente com relações águacimento elevadas 1º 107 em que o transporte de C02 ocorre pelo sistema de poros da pasta de cimento endurecida Dos produtos hidratados da pasta de cimento o de reação mais rápida com o C02 é o CaOHi e o CaC03 é o produto da reação embora outros produtos hidratados também sejam decompostos produzindo sílica alumina e óxido de ferro hidratados 107 Teoricamente a decomposição completa dos compostos de cálcio no cimento hidrata do é quimicamente possível mesmo com a baixa concentração de C02 na atmosfera normal 1º 1º1 entretanto na prática isso não é um problema Em concretos que contêm somente cimento Portland apenas a carbonatação do CaOH2 é relevante Contudo quando o CaOHi é esgotado por exemplo por uma reação secundária com sílica pozolânica a carbonatação do silicato de cálcio hidratado CSH também é possível Quando isso ocorre além de mais CaC03 formase ao mesmo tempo gel de sílica nos poros maiores do que 100 nm o que favorece a ocorrência de mais carbonatação 067 A carbonatação do CSH será discutida posteriormente em conjunto com a carbonata ção de concretos produzidos com cimentos compostos Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 519 Efeitos da carbonatação A carbonatação em si não causa a deterioração do concreto mas tem severas conse quências Uma delas é a retração por carbonatação que foi discutida na página 461 Em relação à durabilidade a importância da carbonatação está no fato de ela reduzir o pH da água de poros da pasta de cimento endurecida de um valor entre 126 e 135 para um valor próximo de 9 Quando todo o CaOH2 é carbonatado o valor do pH é reduzido para 83 1º35 A importância desse fato será apresentada a seguir O aço embutido na pasta de cimento hidratada rapidamente forma uma fina ca mada de passivação Essa camada de óxido adere fortemente ao aço e provê a ele uma proteção completa contra a reação com o oxigênio e a água ou seja contra a ocor rência de corrosão assunto tratado no Capítulo 11 Dizse que o aço nesse estado está passivado ou em passivação A manutenção desse estado é condicionada a um pH adequadamente elevado da água de poros em contato com a camada de passiva ção Desse modo quando o pH baixo atinge a região próxima à armadura o filme de óxido protetor é removido possibilitando a ocorrência da corrosão desde que haja o oxigênio e a umidade necessários para as reações Por essa razão é importante conhecer a profundidade de carbonatação e em especial saber se a frente de carbona tação atingiu a superficie da armadura Na realidade devido à presença do agregado graúdo a frente de carbonatação não avança como uma linha reta perfeita Deve ser destacado que caso existam fissuras o C02 pode ingressar através delas de modo que a frente avance localmente a partir das fissuras por onde houve o ingresso Em muitos casos caso tenha ocorrido a carbonatação parcial pode haver corrosão mes mo quando a região com carbonatação total ainda estiver alguns milímetros distante da superficie do aço 1061 Velocidade de carbonatação A carbonatação se dá progressivamente a partir do exterior do concreto exposto ao C02 entretanto a uma velocidade decrescente devido ao ingresso do C02 ocorrer por difusão através do sistema de poros incluindo a região superficial já carbonatada Essa difusão é um processo lento caso os poros na pasta de cimento hidratada estejam preenchidos com água pois a difusão do C02 em água é quatro ordens de grandeza mais lenta do que ao ar Por outro lado caso a água nos poros seja insuficiente o C02 permanece na forma gasosa e não reage com o cimento hidratado Portanto conclui se que a velocidade de carbonatação depende do teor de umidade do concreto que varia com a distância em relação à superficie Em virtude dessa condição variável a velocidade de transporte de C02 para o avanço da frente de carbonatação no concreto não pode ser prontamente determinada a partir da equação de difusão ver página 506 A relação entre a difusividade e a permeabilidade intrínseca mostrada na Figura 105 possivelmente pode ser utilizada A maior taxa de carbonatação ocorre em umidades relativas entre 50 e 70 Essa situação pode ser comparada à umidade relativa de 65 típica de um laboratório co mum Em ambientes externos no sul da Inglaterra a umidade relativa é de 86 no inverno e de 73 no verão Em condições higrométricas uniformes a profundidade de carbonatação aumenta na proporção da raiz quadrada do tempo o que é mais uma característica da sortivi dade do que da difusão Entretanto a carbonatação envolve a interação entre o C02 e 520 Propriedades do Concreto o sistema de poros Portanto é possível expressar a profundidade de carbonatação D em mm como D Kt5 onde K coeficiente de carbonatação mmano 05 t tempo de exposição anos Os valores de K são com frequência maiores do que 3 ou 4 mmanoº5 para concretos de baixa resistência 1058 Outro modo de fornecer uma ideia geral é dizer que em um concreto com relação águacimento de 060 a espessura de carbonatação de 15 mm será alcançada após 15 anos mas com relação águacimento de 045 apenas após 100 anos Um exemplo 10124 da evolução da carbonatação em um período de 16 anos é apresenta do na Figura 107 Ê 5 o til til j e o o til O O til O e 2 g IS 10 s o 2 3 4 8 Idade anos e 16 Figura 107 Evolução da carbonatação com o tempo sob diferentes condições A 20 ºC e 65 de um idade relativa B ambiente externo protegido por cobertura e C superfície horizontal em ambiente externo na Alemanha Os valores são médios para concretos com relações águacimento de 045 060 e 080 submetidos à cura úmida por sete dias baseada na referência 10124 Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 521 A expressão que envolve a raiz quadrada do tempo não é aplicável a condições de exposição não uniformes Em especial caso a superficie do concreto seja exposta a uma umidade variável com molhagem periódica a velocidade de carbonatação é reduzida devido à diminuição da difusão de C02 através dos poros saturados da pasta de cimento endurecida Por outro lado partes protegidas da estrutura sofrem carbonatação em maior velocidade do que aquelas expostas a chuvas que reduzem significativamente a evolução da carbonatação No interior de edificios as velocidades de carbonatação po dem ser elevadas mas não há consequências nocivas em relação à corrosão da armadu ra ver página 586 a menos que o concreto carbonatado seja umedecido na sequência Isso pode ocorrer quando a água ingressa através do revestimento do edificio e alcança a região carbonatada a partir do interior A influência significativa do teor de umidade do concreto na carbonatação implica que mesmo em um único edificio todo produzido com o mesmo concreto pode exis tir uma considerável variação na profundidade de carbonatação em uma determinada idade As paredes mais expostas às chuvas terão menor profundidade de carbonatação e o mesmo ocorrerá com superficies inclinadas que possam ser lavadas pela chuva ou com paredes que possam ser completamente secas por forte insolação De modo geral a maior profundidade de carbonatação pode ser 50 maior do que a menor profundi dade 1057 Pequenas variações na temperatura têm pouca influência na carbonatação mas a temperatura elevada aumenta a velocidade de carbonatação a menos que a secagem sobressaia em relação ao efeito da temperatura Os fenômenos fisicoquimicos que influenciam a velocidade de carbonatação são discutidos por Papadakis et at 056 Fatores que influenciam a carbonatação O principal fator de controle da carbonatação é a difusividade da pasta de cimento en durecida A difusividade é uma função do sistema de poros da pasta enquanto ocorre a difusão do C02 Portanto o tipo de cimento a relação águacimento e o grau de hidra tação são relevantes Como esses fatores também influenciam a resistência do concreto contendo qualquer pasta de cimento endurecida é comum mencionar que a velocidade de carbonatação é uma função simples da resistência do concreto Embora bastante correta essa afirmação é uma simplificação inadequada já que o valor de resistência considerado não é aquele aplicado ao concreto em campo quando exposto ao C02 mas normalmente o valor da resistência obtido em corpos de prova curados de modo normalizado que invariavelmente é melhor que a cura realizada na obra Alternativas ao uso da resistência como parâmetro incluem a expressão da carbo natação como uma função da relação águacimento ou do consumo de cimento ou de ambos Não existe fundamento fisico para a consideração do consumo de cimento e no que se refere à relação águacimento seu uso não é melhor do que a adoção da resistência como parâmetro De fato nem a resistência nem a relação águacimento são indicativos da microestrutura da pasta de cimento endurecida na região superficial do concreto durante o processo de difusão do C02 Um fator com grande influência na região externa é o histórico de cura do concreto O efeito da cura na carbonatação é considerável A Figura 108 mostra a profundi dade de carbonatação de concretos com resistência à compressão aos 28 dias avaliada 522 Propriedades do Concreto em corpos de prova cúbicos variável entre 30 e 60 MPa A cura foi realizada de duas maneiras a em água por 28 dias e b ao ar com umidade relativa de 65 Em seguida todos os corpos de prova foram armazenados por dois anos a 20 ºC e em umidade re lativa de 65 1º92 O efeito deletério da falta de cura úmida com uma maior porosidade resultante é evidente Outros pesquisadores 10133 relataram que o aumento do período de cura úmida de um para três dias causou a redução da profundidade de carbonatação em aproximadamente 40 Entretanto deve ser destacado que a exposição ao ar livre em várias partes do mundo inclui períodos frequentes ou prolongados de alta umidade Dessa forma a hidratação do cimento é continuada e de fato ocorre a cura natural tardia da região superficial Apesar disso os efeitos da ausência de cura inicial na carbonatação persis tem em geral por vários anos resultando em uma microestrutura da pasta de cimento endurecida na região externa do concreto que favorece a difusão do C02 De forma geral pode ser dito que em uma situação favorável à continuação da carbonatação concretos com resistência menor do que 30 MPa têm alta probabilidade de sofrer carbonatação até uma profundidade de no mínimo 15 mm em um período de alguns anos 1062 10 9 8 Ê 5 7 o til til 6 j e o o 5 til u O O 4 til O 5 e 2 3 2 2 40 50 60 Resistência à compressão MPa Figura 108 Relação entre a profundidade de carbonatação e a resistência à compressão do concreto após exposição ao ar com umidade relativa de 65 por dois anos baseada na referência 1092 Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 523 Apesar da grande variabilidade da velocidade de carbonatação em diferentes lo cais são válidos os valores típicos apresentados por Parrott1º55 e mostrados na Tabela 104 Entretanto esses valores não devem ser tomados como regra A partir desses da dos é possível dizer que para concretos ao ar livre mas protegidos no Reino Unido ou em climas similares em 90 dos casos a profundidade de carbonatação não irá superar os valores apresentados na Tabela 104 Pelas razões fornecidas anteriormente em al guns casos a profundidade de carbonatação será maior do que o limite superior de 90 e em outros será muito menor Apesar disso os valores mostrados nas Tabelas 104 e 105 bem como outros dados apresentados neste capítulo oferecem a garantia de que a profundidade de carbonatação esperada durante a vida útil da estrutura seja menor do que a espessura do cobrimento da armadura Sendo assim em relação à proteção das armaduras a espessura necessária do cobrimento e a qualidade efetiva do concreto são interdependentes devendo portanto ser especificadas em conjunto O tema do cobri mento é discutido na página 596 Carbonatação de concretos com cimentos compostos Hoje em dia com a ampla utilização de cimentos compostos é importante conhecer o comportamento da carbonatação de concretos que contêm cinza volante e escória granulada de altoforno Vários artigos publicados apresentam resultados comparando ensaios de carbonatação em concretos com e sem esses materiais cimentícios Entretan to essas comparações foram realizadas sob bases variáveis e os dados obtidos não são úteis para estabelecer generalizações válidas contudo o importante ao selecionar uma mistura é determinar as características referentes à carbonatação da mistura proposta O início dessa determinação é feito a partir do conhecimento da microestrutura e de outras propriedades da pasta de cimento endurecida resultante da utilização dos materiais cimentícios É importante saber como essas propriedades fisicas e químicas Tabela 104 Profundidade de carbonatação em função da resistência1º55 Profundidade de carbonatação após 50 anos mm Condição de exposição Externa protegida Exposta à chuva Concreto de 25 MPa 60a 70 10 a20 Concreto de 50 MPa 20a30 la2 Tabela 105 Profundidade de carbonatação máxima em concretos externos protegidos no Reino Unido1º55 Resistência aos 28 dias MPa 20 40 60 80 Profundidade de carbonatação após 30 anos mm 45 17 5 2 524 Propriedades do Concreto influenciam a carbonatação As propriedades relevantes serão discutidas no Capítulo 13 mas na etapa atual devem ser feitas duas observações em relação à cinza volante Classe F Inicialmente a sílica presente na cinza volante reage com o CaOH2 resul tante da hidratação do cimento Portland Em virtude disso os cimentos compostos resultam em um menor teor de CaOH2 na pasta de cimento endurecida e desse modo é necessária uma quantidade menor de C02 para a remoção de todo o CaOHi pela produção do CaC03 Bier1067 mostrou que a profundidade de carbonatação é maior quando a quantidade de CaOHi é menor Concluise que a presença da cinza volante resulta em uma maior velocidade de carbonatação Entretanto existe outro efeito da reação entre a sílica pozolânica e o CaOH2 esse processo resulta em uma pasta de cimento endurecida com estrutura mais densa de modo que a difusividade é reduzida e a carbonatação é abrandada A questão que fica é qual é o efeito predominante Um aspecto importante é a qualidade da cura Uma cura adequada é necessária para que as reações pozolânicas ocorram ver página 685 Já foram realizados ensaios de concretos com cinza volante envolvendo cura de somente um dia 10551066 O objetivo desses ensaios era demonstrar a alta carbonatação do concreto com cinza volante entretanto eles estavam fundamen tados em uma prática inadequada de execução de concreto Os efeitos da cura inade quada na carbonatação do concreto contendo cinza volante persistem por um longo período 1063 Por outro lado concretos produzidos com cimento contendo até 30 de cinza volante e com resistências reais acima de 35 MPa não apresentaram aumento ou somente um acréscimo mínimo na carbonatação quando a cinza volante foi incorpo rada à mistura 1063 1067 O uso de escória granulada de altoforno na mistura implica uma necessidade ainda maior de cura adequada Consequentemente um concreto contendo escória de altofor no mal curado exibe uma carbonatação muito elevada e já foram relatadas profundi dades de 1 O a 20 mm após um ano de exposição 1064 Elevados teores de escória resultam em maior profundidade de carbonatação 1064 1065 Entretanto quando o teor de escória de altoforno no cimento composto é inferior a 50 e o concreto é exposto a uma con centração de C02 de 003 registrase somente um leve aumento na carbonatação 1067 Considerando a utilização de filers nos cimentos modernos ver página 91 é vá lido mencionar que eles não exercem nenhum efeito na microestrutura da pasta de ci mento endurecida e portanto não influenciam a carbonatação 1060 Os cimentos resistentes a sulfatos apresentam uma profundidade de carbonatação 50 maior do que o cimento Portland comum 1º 108 Por essa razão pode ser necessário o aumento do cobrimento da armadura quando aquele cimento é utilizado A carbonata ção também é aumentada em concretos produzidos com cimento de pega regulada 10137 A carbonatação também ocorre em concretos com cimento de elevado teor de alu mina mas como a hidratação desse cimento não produz CaOH2 são os aluminatos de cálcio hidratados CAH 10 e C3AH6 que reagem com o COr Os produtos formados são o CaC03 e o gel de alumina que possuem menor resistência do que os hidratos Concretos produzidos com cimento de elevado teor de alumina têm o dobro de carbonatação em relação a concretos de mesma resistência produzidos com cimento Portland 10124 A carbonatação da pasta endurecida de cimento de elevado teor de alumina pode resultar na despassivação da armadura que em todos os casos está em contato com água de poros em um pH menor do que no caso do cimento Portland a saber um valor Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 525 entre 114 e 118 A velocidade de carbonatação da pasta de cimento de elevado teor de alumina que sofreu conversão ver página 99 é muito maior do que antes da conversão Medida da carbonatação Entre as técnicas de laboratório que podem ser utilizadas para a determinação da pro fundidade de carbonatação estão a análise química a difração de raios X a espectrosco pia de infravermelho e a análise termogravimétrica Um método comum e simples para a determinação da extensão da carbonatação é por meio do tratamento de uma super ficie de concreto recémrompida com uma solução de fenolftaleína diluída em álcool O CaOHi livre apresenta coloração rosada enquanto a parte carbonatada é incolor Com o progresso da carbonatação da superficie recentemente exposta a cor rosa desa parece gradualmente Esse procedimento é prescrito pelo RILEM 1º54 O ensaio é rápido e de fácil realização mas deve ser lembrado que a cor rosa somente indica a presença de CaOH2 e não necessariamente a ausência total de carbonatação De fato o ensaio de fenolftaleína mede o pH a cor rosa indica um valor mais elevado do que 95 mas não distingue se o baixo pH foi causado pela carbonatação ou por outros gases ácidos Quando a preocupação for a corrosão das armaduras a causa do baixo valor do pH não é importante mas deve ser tomado cuidado na interpretação das colorações observadas O ensaio de fenolftaleína não pode ser utilizado com cimento de elevado teor de alumina pois ele não possui cal livre Caso não seja possível obter uma superficie rompida amostras de pó do concreto podem ser obtidas por perfurações com brocas em profundidades sucessivamente maio res e então elas podem ser verificadas com fenolftaleína É necessário cuidado para evitar que a cal livre de um concreto não carbonatado contamine a amostra situação em que toda ela se tornaria rosa resultando na ideia de ausência de carbonatação Em certas circunstâncias a medida da frente de carbonatação a partir das superfi cies de uma fissura pode ser utilizada para indicar se a fissura é antiga Quando existem fissuras de idades conhecidas a idade de uma fissura pode ser estimada por meio de comparações 1º 14º Para determinar a velocidade provável de carbonatação de um determinado con creto pode ser realizado um ensaio acelerado Este consiste na exposição de um corpo de prova de concreto a uma elevada concentração de C02 de e A profundidade de carbonatação após um determinado tempo de exposição t pode então ser transfor mada em uma estimativa do tempo t para a mesma profundidade ser obtida em uma concentração de serviço de C02 de e considerando que o tempo é inversamente pro porcional à concentração de C02 tt c100 No método suíço 10125 não mais utilizado é empregada uma concentração de C02 de 100 mas é mais frequente uma concentração de 4 ou 5 1º36 Para a ocorrência da carbonatação a umidade relativa deve estar entre 60 e 70 Deve ser tomado um extremo cuidado na análise de ensaios acelerados não so mente devido à carbonatação em campo ser bastante influenciada pelas condições reais de exposição especialmente no que diz respeito à molhagem pelas chuvas e à secagem pelo sol e pelo vento mas também devido à elevada concentração de C02 dis torcer os fenômenos envolvidos Por exemplo ao utilizar uma concentração de C02 de 526 Propriedades do Concreto 2 Bier1067 observou que a profundidade de carbonatação de um concreto contendo cinza volante ou escória de altoforno e adequadamente curado é pelo menos duas vezes maior do que quando somente o cimento Portland comum é utilizado Com uma concentração de C02 de 003 não houve aumento da profundidade de carbonatação quando o teor de cinza volante era inferior a 30 e o de escória era menor do que 50 Uma provável explicação para tal comportamento diferente pode ser que com uma alta concentração de C02 a carbonatação do CaOHi tenha sido seguida pela carbonatação do CSH Uma extensa carbonatação do CSH em concreto em uso foi relatada por Ko bayashi et ai 1011º mas não há informações sobre o tipo de cimento utilizado Aspectos adicionais da carbonatação A carbonatação pode ter algumas consequências positivas Como o CaC03 ocupa um volume maior do que o CaOH2 que o substitui a porosidade do concreto carbona tado é diminuída Além disso a água liberada pelo CaOH2 na carbonatação pode contribuir para a hidratação do cimento ainda não hidratado Essas alterações são be néficas e resultam em aumento da dureza e da resistência superficia110104 e em redução da permeabilidade superficiaI 1º 1º2 Ainda o fluxo de água diminui10103 e a resistência aos mecanismos de ataque que são controlados pela permeabilidade aumenta Por ou tro lado a carbonatação acelera a corrosão das armaduras induzida por cloretos ver página 593 Diferentemente do cimento Portland com cimento supersulfatado ocorre diminui ção de resistência com a carbonatação mas devido a isso se aplicar somente à região superficial esse fato não é estruturalmente significante Como a carbonatação afeta a porosidade e também a distribuição das dimensões dos poros causando uma diminuição no volume de poros especialmente os menores da região externa do concreto a penetração de tintas no concreto pode variar Como consequência a aderência da tinta e a coloração são afetadas pela carbonatação 10100 Como esta última depende da umidade relativa do ar e da idade é fácil perceber que diferenças de cor e de qualidade de pintura podem surgir rapidamente Sakuta et a 1º 138 propuseram o uso de aditivos para absorver o dióxido de carbono que ingressa no concreto prevenindo assim a carbonatação Ataque por ácidos Em geral o concreto possui boa resistência a ataques quimicos desde que uma mistura adequada tenha sido utilizada e o concreto esteja adequadamente adensado Entretan to existem algumas exceções Para começar o concreto que contém cimento Portland é altamente alcalino não sendo portanto resistente ao ataque por ácidos fortes ou por compostos que possam se converter em ácidos Em virtude disso a menos que seja protegido o concreto não deve ser utilizado quando esse tipo de ataque for possível De forma geral o ataque quimico ao concreto ocorre por meio da decomposição dos produtos de hidratação e da formação de novos compostos que caso sejam solú veis podem ser lixiviados e caso não sejam solúveis podem causar desagregação em campo Os compostos agressivos devem estar na forma de solução O composto hidra Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 527 tado mais vulnerável é o CaOHi mas o CSH também pode ser atacado Agregados calcários também são passíveis de ataques Uma das formas mais comuns de ataque pelo C02 foi analisada na seção anterior enquanto o ataque por sulfatos e a ação da água do mar serão discutidos posteriormen te neste capítulo Listas abrangentes sobre as substâncias que podem atacar o concreto em vários graus podem ser obtidas no ACI 515lR revisado em 1985ID93 no ACI 2012R92 1042 e no livro de Biczok 1º11 Uma versão resumida está apresentada na Tabela 106 e adicionalmente é feita menção a algumas substâncias agressivas O concreto pode ser atacado por líquidos com pH abaixo de 6 5 I026 mas o ataque somente é severo com pH inferior a 55 abaixo de 45 o ataque é muito severo Uma concentração de C02 de 30 a 60 ppm resulta em um ataque severo acima de 60 ppm o ataque é muito severo O ataque acontece em uma velocidade aproximadamente proporcional à raiz quadrada do tempo já que a substância agressiva deve percorrer a camada residual de produtos de baixa solubilidade remanescentes após o CaOH2 ter sido dissolvido Portanto não somente o pH mas também a capacidade de os íons agressivos serem transportados influenciam a evolução do ataque I026 Além disso a velocidade do ataque diminui quando o agregado é exposto uma vez que a superficie vulnerável é menor e o agente agressivo tem que contornar as partículas de agregado I026 O concreto também é atacado por água contendo C02 livre como águas pantanosas ou minerais que também podem conter sulfeto de hidrogênio Nem todo C02 é agressivo pois parte dele é necessária para formar e estabilizar o bicarbonato de cálcio na solução A água pura corrente formada por degelo ou por condensação em uma usina de dessa linização por exemplo contendo pequeno teor de C02 também provoca a dissolução do CaOHi causando assim erosão superficial A água turfosa contendo C02 é especial mente agressiva já que pode ter um pH bastante baixo na faixa de 44 1º31 Esse tipo de ataque pode ser significativo em condutos em regiões montanhosas não somente do pon to de vista da durabilidade mas também devido à lixiviação do cimento hidratado deixar como consequência agregados expostos o que aumenta a rugosidade da tubulação Para Tabela 106 Algumas substâncias severamente agressivas ao concreto Inorgânicos Carbônico Clorídrico Fluorídrico Nítrico Fosfórico Sulfúrico Ácidos Orgânicos Acético Cítrico Fórmico Húmico Lático Tânico Outras substâncias Cloreto de alumínio Sais de amônia Sulfeto de hidrogênio Gorduras vegetais e animais Óleos vegetais Sulfatos 528 Propriedades do Concreto evitar esse problema é aconselhável1ºIO o uso de agregados calcários em vez de silicosos pois dessa forma tanto o agregado quanto a pasta de cimento são erodidos A chuva ácida constituída principalmente pelos ácidos sulfúrico e nítrico e com pH entre 40 e 45 pode causar deterioração superficial do concreto exposto 1º10 Embora o esgoto doméstico seja alcalino e não ataque o concreto já foram obser vados sérios danos a tubulações de esgoto em especial em temperaturas relativamente elevadas 1º 10 quando ocorre a redução dos compostos sulfurosos em H2S por bactérias anaeró bicas O H2S não é um agente agressivo em si mas dissolvido em películas de umi dade na superficie exposta do concreto sofre oxidação por bactérias aeróbicas e produz ácido sulfúrico O ataque ocorre portanto acima do nível do fluxo do esgoto na tubula ção com a pasta de cimento endurecida sendo gradualmente dissolvida possibilitando então a progressiva deterioração do concreto 1º27 Um ataque um tanto quanto parecido pode ocorrer em tanques de armazenamento de óleo em estruturas offshore I0 134 O ácido sulfúrico é particularmente agressivo devido a além do ataque por sulfa tos à fase aluminato ocorrer também o ataque ácido ao CaOH2 e ao CSH Portanto a redução do consumo de cimento é benéfica 1º18 desde que seja garantida a obtenção de um concreto denso Em geral o concreto devido ao seu pH elevado é resistente a ataques biológicos Apesar disso em determinadas condições tropicais felizmente raras algumas algas fungos e bactérias podem utilizar o nitrogênio do ar para a produção de ácido nítrico que é agressivo ao concreto IDn Óleos lubrificantes e fluidos hidráulicos algumas vezes derramados em pátios de aeronaves sofrem fracionamento quando aquecidos por gases de exaustão e reagem com o CaOHi causando lixiviação I069 Vários ensaios fisicos e químicos para a avaliação da resistência do concreto a áci dos foram desenvolvidos 1º7 mas não há procedimentos normalizados É fundamental que os ensaios sejam realizados em condições realistas devido à utilização de ácidos concentrados causar a dissolução de todo o cimento o que impossibilita então a deter minação da qualidade relativa Por essa razão é necessário ter cautela na interpretação de resultados de ensaios acelerados A necessidade de ensaios em condições específicas vem do fato de o pH sozinho não ser um indicador adequado do ataque potencial já que a presença do C02 em relação à dureza da água também influencia essa situação O aumento da velocidade do fluxo do meio agressivo bem como o aumento de sua temperatura e o de sua pressão também aumentam o ataque O uso de cimentos compostos com escória granulada de altoforno pozolanas e em especial sílica ativa é benéfico na redução do ingresso de substâncias agressivas A ação pozolânica também fixa o CaOH2 que é normalmente o produto da hidratação do cimento mais vulnerável ao ataque ácido O desempenho do concreto entretanto depende mais de sua qualidade do que do tipo de cimento utilizado A resistência do concreto ao ataque quimico é aumentada por uma secagem antes da exposição mas após a realização de uma cura adequada Uma fina camada de carbonato de cálcio produzido pela ação do C02 no hidróxido de cálcio é então formada bloqueando os poros e reduzindo a permeabilidade da região superficial Concluise que o concreto prémoldado é em geral menos vulnerável ao ataque do que o concreto moldado em campo Uma boa proteção do concreto contra o ataque ácido é obtida pela exposição Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 529 do concreto prémoldado à ação do gás tetrafluoreto de silício no vácuo 1º 11 Esse gás reage com o hidróxido de cálcio conforme segue 2CaOH2 SiF4 2CaF2 SiOH4 O CaOHi também pode ser fixado por tratamento com silicato de sódio diluído vidro líquido que forma silicatos de cálcio que preenchem os poros Também é possível o tratamento com fluorsilicato de magnésio Os poros são preenchidos e a resistência do concreto aos ácidos é levemente aumentada provavelmente devido à formação do gel silicofluórico coloidal Existem vários métodos 1093de tratamento superficial mas esse assunto está fora do escopo deste livro Ataque por sulfatos Os sais sólidos não atacam o concreto mas quando estão presentes na forma de solu ção podem reagir com a pasta de cimento hidratada Em especial são bastante comuns os sulfatos de sódio de potássio de magnésio e de cálcio que ocorrem nos solos ou no lençol freático Como a solubilidade do sulfato de cálcio é baixa águas subterrâneas com elevado teor de sulfatos contêm além do sulfato de cálcio os outros sulfatos A im portância desse aspecto está no fato de que os demais sulfatos reagem com os diversos produtos da hidratação do cimento e não somente com o CaOH2 Os sulfatos na água do lençol freático são normalmente de origem natural mas também podem provir de fertilizantes e de efluentes industriais Estes últimos algumas vezes podem conter sulfato de amônio que ataca a pasta de cimento hidratada 1083 produzindo sulfato de cálcio hidratado 1095 Os solos de algumas áreas industriais desa tivadas em especial de serviços de gás podem conter sulfatos e com frequência outras substâncias agressivas Os sulfetos podem se oxidar em sulfatos sob certas condições como por exemplo sob ar comprimido utilizado em escavações As reações dos diversos sulfatos com a pasta de cimento hidratada são apresenta das a seguir O sulfato de sódio ataca o CaOHi CaOH2 Na2S0410Hp CaS042Hp 2NaOH 8Hp Esse é um ataque do tipo ácido Em água corrente o CaOHi pode ser totalmente lixi viado mas caso ocorra acúmulo de NaOH o equilíbrio é atingido e somente parte do S03 é depositada como sulfato de cálcio lihidratado gipsita A reação com o aluminato de cálcio hidratado pode ser expressa da seguinte ma 107 nefa 23Ca0Alp312Hp 3Na2S0410Hp 3CaOAlp33CaS0432Hp 2AlOH3 6NaOH 17Hp O sulfato de cálcio ataca somente o aluminato de cálcio hidratado formando sulfoalu minato de cálcio 3CaOAlp33CaS0432Hp conhecido como etringita O número de moléculas de água pode ser 32 ou 31 dependendo da pressão de vapor do ambiente 1074 Por outro lado o sulfato de magnésio ataca os silicatos de cálcio hidratados bem como o CaOH2 e o aluminato de cálcio hidratado A reação é 3Ca02Si02aq 3MgS047Hp 3CaS042Hp 3MgOH2 2Si02aq xHp 530 Propriedades do Concreto Devido à solubilidade muito baixa do MgOHi essa reação prossegue até sua conclu são de modo que em certas condições o ataque por sulfato de magnésio é mais severo do que o ataque por outros sulfatos Outra reação entre o MgOH2 e o gel de sílica é possível e também pode causar deterioração I023 A consequência principal do ataque por sulfato de magnésio é a destruição do CSH Ataque por sulfatos com formação de taumasita Esse tipo de ataque ocorre em concretos enterrados Problemas da taumasita foram verificados em vários elementos de fundações de pontes no Reino Unido mas não são muito comuns Em temperaturas inferiores a 15 ºC na presença de sulfatos carbona tos e água o CSH pode se converter em taumasita sem função aglomerante com composição de CaSi03CaC03CaS04 l 5H20 1º 139 O carbonato pode estar presente no agregado calcário ou dolomito ou como bicarbonato na água subterrânea Concretos com escória granulada de altoforno fornecem resistência à formação da taumasita Formação da etringita tardia Esse fenômeno conhecido como DEF delayed ettringite formation ganhou destaque nos anos de 1990 e atraiu um grande número de pesquisas acadêmicas Entretanto o interesse apresentou algum declínio desde então A formação da etringita no cimento expansivo Tipo K foi discutida na página 465 é uma expansão controlada nas primeiras idades Entretanto a formação da etringita no concreto maduro tende a ser prejudicial e destruidora A reação é uma forma de ataque por sulfatos que resulta na composição de 3CaOAlp33CaS0432Hp A elevada temperatura durante a hidratação pode ser o resultado do calor aplicado ou devida à geração de calor no lançamento de uma grande quantidade de concreto quando a dissipação natural do calor não for adequada Caso a temperatura no interior do concreto atinja de 70 a 80 ºC a lenta formação da etringita pode levar à expansão e à fissuração Para que os efeitos nocivos ocorram após o retorno à temperatura ambiente é necessário que o concreto seja molhado ou umedecido permanente ou intermitente mente I0 143 Os efeitos nocivos são a perda de resistência a diminuição do módulo de elasticidade e em algumas situações a fissuração Ocasionalmente ocorre o problema da distinção entre a formação da etringita tar dia e a reação álcalisílica Esse problema inclusive resultou em uma questão judicial envolvendo dormentes de linhas férreas protendidos curados a vapor Uma razão para essa confusão é que a etringita pode ser pequena a ponto de acabar se assemelhando ao gel de álcalisílica I0 144 A formação da etringita tardia pode ser com frequência evitada por meio da sele ção de um cimento composto adequado que não resulte em excessiva elevação de calor Mecanismos de ataque O mecanismo da expansão da etringita tardia ainda é controverso existindo duas prin cipais escolas de pensamento MatherIOSl e muitos outros creem que a reação entre o sulfato de cálcio e o C3A seja topoquímica ou seja uma reação de estado sólido que não envolva solução e re precipitação que poderiam possibilitar a movimentação do produto recémformado para longe do local original Essa movimentação não resultaria em desenvolvimento Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 531 de pressão Caso o produto da reação topoquímica ocupe um volume maior do que o volume dos dois componentes originais são geradas então forças expansivas e desa gregadoras No caso da reação entre o sulfato de cálcio e o CaOHi não há aumento do volume total 1º74 mas devido às diferenças entre a solubilidade do C3A e a da gip sita é formada etringita orientada acicular na superficie do C3A Dessa forma ocorre um aumento localizado de volume e ao mesmo tempo um aumento na porosidade em outros locais 1º75 A segunda linha de pensamento que tem Mehta 1083 como figura principal atribui o desenvolvímento das forças expansivas à pressão de expansão gerada pela adsorção de água pela etringita originalmente coloidal precipitada na solução na presença de hidróxido de cálcio Dessa maneira a formação de etringita em si é considerada a cau sa da expansão Entretanto Odler Glasser1075 salientaram que a obtenção de água do ambiente não é uma condição necessária para a ocorrência da expansão Apesar disso o processo de expansão tem um significativo aumento em condições úmidas 1º75 de modo que é provável que ambos os mecanismos de expansão discutidos estejam en volvidos em diferentes etapas 1082 Deve ser citado que o conceito de forças expansivas causadas pela cristalização em si apregoado por alguns pesquisadores aparentemente não é correto A etringita também pode ser formada a partir da reação entre sulfatos e o C4AF mas essa etringita é praticamente amorfa e não há relatos de expansão deletéria 1075 Apesar disso a ASTM C 15009 estabelece um limite do teor combinado de C3A e C4AF ver página 78 quando é exigida a resistência a sulfatos As consequências do ataque por sulfatos incluem além da expansão e da desagre gação a perda de resistência do concreto decorrente da perda de coesão na pasta de cimento hidratada e da perda da adesão entre ela e as partículas de agregados O con creto atacado por sulfatos tem uma aparência esbranquiçada característica Os danos normalmente iniciam pelas bordas e pelos cantos em seguida ocorrem a fissuração progressiva e o lascamento o que resulta em um concreto friável e até mesmo mole O ataque ocorre somente quando a concentração de sulfatos excede certo limite Acima dele a velocidade do ataque aumenta conforme a concentração da solução mas em concentrações acima de aproximadamente 05 no caso do MgS04 ou de 1 no NaS04 a taxa de crescimento da intensidade do ataque se torna menor 1º7 Uma solução caso do saturada de MgS04 resulta em severa deterioração do concreto mas mesmo com baixa relação águacimento ocorre somente após dois a três anos 1013 A BS EN 20612000 expressa os sulfatos em S03 enquanto o ACI utiliza o S04 A multiplicação do primeiro por 12 resulta no segundo São considerados os sulfatos solúveis em água e os não solúveis em ácido A classificação da severidade de exposição recomendada pelas normas ACI 318081042 e BS EN 20612000 é dada na Tabela 107 Como a extra ção de sulfatos do solo depende de sua compactação e da taxa de extração de água do solo a determinação dos sulfatos em águas subterrâneas é mais confiável Os limites das classes são de certa forma arbitrários devido a não terem sido calibrados por determi nações de registros de incidência de danos causados por ataques por sulfatos Além do mais as condições reais de exposição podem variar durante a vida útil da estrutura em razão da variação do lençol freático ou do padrão de escoamento A classificação da severidade da exposição recomendada pelo ACI 2012R92 1042 é dada na Tabela 107 A abordagem da BS 811011985 substituída pelo Eurocode 532 Propriedades do Concreto Tabela 107 Classificação da agressividade do ambiente em relação a sulfatos Segundo o ACI 31808 Segundo a BS EN 20612000 Concentração de sulfatos Concentração de sulfatos solúveis em água em SOJ solúveis em água em S03 Grau de exposição Em solos Em água ppm Grau de exposição Em água ppm Leve 01 150 Moderadamente Moderado 01 a 02 150 a 1500 agressivo 600 a 3000 Severo 02 a 20 1500 a 10000 Altamente Muito severo 20 10000 agressivo 3000 a 6000 22008 é um pouco mais complexa afinal existem mais subdivisões correspondentes à condição de exposição severa do que no ACI 2012R92 Deve ser destacado que em certas condições a concentração de sulfatos na água pode ser bastante aumentada pela evaporação Esse é o caso de respingos de água do mar em superficies horizontais e em superficies de torres de resfriamento 1º79 Além da concentração de sulfatos a velocidade com que o concreto é atacado tam bém depende da taxa a que o sulfato removido pela reação com o cimento é reposto Dessa forma ao estimar o risco de ataque por sulfatos o movimento da água subter rânea deve ser conhecido Quando o concreto é exposto à pressão de água contendo sulfatos em um dos lados a velocidade do ataque é maior Da mesma forma ciclos de saturação e secagem resultam em rápida deterioração Por outro lado quando o concreto é completamente enterrado sem uma passagem para águas subterrâneas as condições são muito menos severas Mitigação do ataque por sulfatos O objetivo da classificação da severidade da exposição a sulfatos mostrada na Tabela 107 é sugerir medidas preventivas Podem ser adotadas duas abordagens A primeira trata da diminuição do teor de C3A no cimento ou seja da utilização de cimentos resis tentes a sulfatos conforme discutido na página 78 A segunda é focada na redução da quantidade de CaOHi na pasta de cimento hidratada pelo uso de cimentos compostos com escória de altoforno ou pozolanas O efeito do uso das pozolanas é duplo pois elas reagem com o CaOHi de modo que ele não fica mais disponível para a reação com sulfatos e além disso em comparação com o cimento Portland comum os cimentos com adições resultam em menor quantidade de CaOH2 por metro cúbico de concreto N de RT A NBR 126552015 versão corrigida 2015 estabelece critérios de agressividade am biental em relação a sulfatos São três níveis de agressividade fraca moderada e severa Os dois primeiros níveis correspondem aos dois primeiros limites do ACI 31808 e a condição severa da norma brasileira abrange os valores maiores do que os limites superiores do segundo nível da nor ma americana ou seja acima de 02 ou de 1500 ppm não existindo a condição de exposição muito severa Os sulfatos são expressos em S04 Além disso a norma brasileira recomenda valores máximos de relação águacimento e valores mínimos de Íck em função da agressividade do ambiente bem como obriga o uso de cimentos com resistência a sulfatos para a classe de agressividade severa Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 533 para um mesmo consumo de cimento Essas medidas são úteis mas ainda mais impor tante é a prevenção do ingresso de sulfatos no concreto a qual é obtida pela produção de um concreto o mais denso possível e com a menor permeabilidade possível Esse fato nunca deve ser esquecido pois por exemplo o uso de concreto magro como base para redes de esgoto produz partes vulneráveis em uma obra que possivelmente seria durável No que diz respeito à escolha do cimento o ACI 2012R921042 recomenda para um grau moderado de exposição o uso do cimento Tipo II ou de um cimento composto com escória de altoforno ou pozolanas Para exposição severa o cimento resistente a sulfatos é a opção preferencial Em situações de exposição muito severa é necessário o uso de uma mistura de cimento resistente a sulfatos e pozolanas entre 25 e 40 em relação à massa do total de material cimentício ou escória de altoforno no mínimo 70 em massa que comprovadamente melhorem a resistência a sulfatos1º135 Aproprie dade importante da escória de altoforno é seu teor de alumina ioso informação que é fornecida pela ASTM C 98909a e pela referência 10135 Também deve ser destacado que nem todas as pozolanas são benéficas um baixo teor de óxido de cálcio é desejá vel1º77 em especial a cinza volante Classe C diminui a resistência a sulfatos 1º16 A razão pela qual o cimento resistente a sulfatos isoladamente não é adequado em condições severas de ataque é que não somente o sulfato de cálcio mas também outros sulfatos estão presentes Desse modo embora o cimento resistente a sulfatos não contenha uma quantidade de C3A suficiente para a formação da etringita expansiva o CaOH2 presente e possivelmente também o CSH são vulneráveis ao ataque do tipo ácido por sulfatos As recomendações do ACI 2012R921º42 refletem o efeito benéfico em relação à resistência aos sulfatos das pozolanas e da escória de altoforno usadas em conjunto com o cimento Portland As pozolanas também devem ser usadas com cimento de pega regulada que sozinho apresenta baixa resistência aos sulfatos Entretanto a substi tuição parcial 20 desse cimento por pozolanas reduz a resistência inicial do concre to 1º24 de modo que a praticidade do uso do cimento de pega regulada em condições sujeitas ao ataque por sulfatos é questionável A sílica ativa incorporada ao concreto é benéfica em relação à permeabilidade mas ensaios em pasta de cimento endurecida indicaram que seu efeito em vários ambientes com sulfatos não é claro1º126 O cimento supersulfatado oferece uma resistência a sulfatos muito alta especial mente se sua porção de cimento Portland for do tipo resistente a sulfatos A cura a vapor à alta pressão melhora a resistência do concreto ao ataque por sulfatos Isso se aplica tanto ao concreto produzido com cimento Portland resistente a N de RT Os cimentos resistentes a sulfatos são normalizados no Brasil pela NBR 57371992 sendo considerados resistentes a sulfatos a cimentos cujo teor de C3A seja 8 e cujo teor de adições carbonáticas seja 5 da massa do aglomerante total eou b cimentos Portland de altoforno CPIII cujo teor de escória granulada de altoforno esteja entre 60 e 70 eou c cimentos Portland pozolânicos CPIV cujo teor de materiais pozolânicos esteja entre 25 e 40 eou d cimentos que tenham antecedentes com base em resultados de ensaios de longa duração ou em referências de obras que comprovadamente indiquem resistência a sulfatos Os cimentos Portland resistentes a sulfatos são designados pela sigla original de seu tipo acrescida de RS 534 Propriedades do Concreto sulfatos quanto ao concreto com cimento Portland comum pois a melhora decorre da alteração do C3AH6 em uma fase menos reativa bem como da remoção do CaOH2 por meio da reação com a sílica Vale destacar que devido às alterações na solubilidade com a temperatura a expansão causada pela formação da etringita é muito lenta em temperaturas acima de 30 ºC10121 Conforme já mencionado neste capítulo a baixa permeabilidade é resultado de uma microestrutura apropriada da pasta de cimento endurecida Para que isso seja ob tido as proporções da mistura devem ser especificadas Existem três possíveis alter nativas sendo uma ou mais delas adotadas por várias normas especificação de uma relação águacimento máxima especificação de uma resistência mínima e especificação de um consumo de cimento mínimo A mesma escolha se aplica quando o objetivo é uma baixa permeabilidade do concreto para a proteção contra outras formas de ataque O conceito de garantir a proteção contra o ataque por sulfatos por meio da especi ficação de um consumo mínimo de cimento não tem base científica Conforme indicado por Mather 1º25 com 356 kg de cimento Portland comum por metro cúbico de concreto por exemplo é possível a obtenção de concretos com resistências variáveis entre 14 e 41 MPa dependendo da relação águacimento e do abatimento A durabilidade desses concretos evidentemente será muito variável A utilização da resistência para fins de especificação é conveniente mas a resis tência é apenas um reflexo da relação águacimento e este é o aspecto relevante para a compacidade e a permeabilidade conforme discutido na página 286 Entretanto a es pecificação da relação águacimento independentemente do tipo de cimento utilizado é inadequada pois nesta seção a influência dos vários tipos de cimentos compostos na resistência a sulfatos já foi analisada Ensaios de resistência a sulfatos A resistência do concreto ao ataque por sulfatos pode ser verificada em laboratório pelo acondicionamento de corpos de prova em uma solução de sulfato de sódio ou de mag nésio ou em uma mistura dos dois Ciclos de molhagem e secagem aceleram os danos decorrentes da cristalização dos sais nos poros do concreto Os efeitos da exposição podem ser estimados pela diminuição da resistência do corpo de prova pelas alterações no seu módulo de elasticidade dinâmico por sua expansão por sua perda de massa e até mesmo visualmente A Figura 109 mostra a alteração no módulo dinâmico de uma argamassa 13 imersa após 78 dias de cura úmida em uma solução a 5 de diversos sulfatos 1º9 O método de ensaio da ASTM C 101209 utiliza a imersão de uma argamassa bem hidratada em uma so lução de sulfato e considera a expansão excessiva como um critério de falha sob ataque por sulfatos Esse ensaio pode ser usado para determinar os efeitos da utilização de diversos materiais cimentícios na mistura Entretanto como os ensaios são realizados em argamas sa e não em concreto alguns efeitos fisicos de materiais como a sílica ativa ou os filers não aparecem no ensaio Outra desvantagem do ensaio é que ele tem longa duração Algumas vezes são necessários vários meses antes da verificação da ocorrência ou não da ruptura Como alternativa à imersão na solução de sulfatos a ASTM C 45206 prescreve um método em que uma determinada quantidade de gipsita é incluída na mistura inicial da argamassa Isso acelera a reação com o C3A mas o método não é adequado para o Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 535 1400 r NH 4 2 S04 comum Cimento NHSO supersulfatado 600 o 200 400 600 800 1000 Tempo na solução de sulfato dias Figura 109 Efeito da imersão em uma solução de sulfatos a 5 sobre o módulo de elasticidade dinâmico de argamassas 1 3 produzidas com os cimentos Portland comum e supersulfatado1º9 uso com cimentos compostos nos quais parte dos materiais cimentícios ainda não so freu hidratação no momento do contato com os sulfatos já que nesse ensaio da ASTM o critério de resistência a sulfatos é a expansão na idade de 14 dias Pode ser importante mencionar mais um ensaio normalizado pela ASTM C 1038 04 que determina a expansão da argamassa produzida com o cimento Portland do qual o sulfato faz parte Dessa forma o ensaio identifica mais o teor excessivo de sulfato de um cimento Portland do que o ataque por sulfatos externos Todos os ensaios da ASTM são realizados em argamassas de proporções especifi cadas e com isso são mais sensíveis à resistência química do cimento do que à estrutura física da pasta de cimento endurecida no concreto em condições reais Eflorescências Conforme já mencionado a lixiviação dos compostos de calcário pode em dadas cir cunstâncias levar à formação de depósitos de sais na superfície do concreto conhe cidos como eflorescências Elas são vistas por exemplo em situações em que haja a percolação de água através de um concreto mal adensado ou através de fissuras ou por juntas mal executadas bem como situações em que seja possível ocorrer a evapora ção na superfície do concreto O carbonato de cálcio formado pela reação do CaOH2 com o C02 é encontrado na forma de um depósito esbranquiçado e também é possível observar depósitos de sulfato de cálcio A maior probabilidade de ocorrência de eflorescências é em concretos com poros junto à superfície Desse modo o tipo de fôrma pode ter uma influência que vá além N de RT A NBR 135832014 estabelece o método de ensaio para a determinação da variação di mensional de barras de argamassa de cimento Portland expostas a uma solução de sulfato de sódio 536 Propriedades do Concreto do grau de adensamento e da relação águacimento 1º28 A ocorrência de eflorescências é maior quando um tempo frio e úmido é seguido por um período quente seco Nessa sequência ocorre pouca carbonatação a cal é dissolvida pela umidade superficial e o CaOH2 é levado para a superficie 1º28 Eflorescências também podem ser causadas pelo uso de agregados provenientes de regiões marinhas sem lavagem prévia O sal que recobre a superficie das partículas de agregado pode em certo tempo formar depósitos de cor branca na superficie do con creto O sulfato de cálcio e os álcalis nos agregados têm efeito semelhante Sais trans portados do solo através do concreto poroso até uma superficie passível de secagem também podem resultar em eflorescências Fora a questão da lixiviação as eflorescências somente têm importância em relação à estética da superficie As eflorescências novas podem ser removidas com escovação e água entretanto depósitos maiores podem exigir a limpeza da superficie do concreto com ácido Este tratamento também pode ser utilizado para a remoção de nata em concretos arquitetô nicos e para a recuperação da rugosidade da superficie de pisos 1º29 O ácido utilizado é o HCl diluído na proporção de 120 ou de 110 Normalmente a espessura da camada de ácido aplicada com esponja deve ser de 05 mm e a quantidade da solução 110 utilizada é de 200 gm2 removendose concreto até uma profundidade de 001 mm A ação do ácido cessa quando ele é utilizado pela reação com o hidróxido de cálcio mas o concreto deve ser lavado para a remoção dos sais formados 1º29 Como o hidróxido de cálcio é removido pelo ácido a superficie do concreto se torna mais escura Por essa razão bem como para evitar excessos localizados o ácido deve ser aplicado de maneira uniforme em termos de concentração de quantidade e de duração da ação O tratamento com ácido é uma operação muito delicada o que torna fundamental a realização de testes prévios em amostras de concreto Outro defeito superficial é o aparecimento de manchas escuras de forma irregu lar que dependendo da direção da luz são visíveis Sua origem é totalmente distinta das eflorescências tratase de compactos de pasta de cimento praticamente sem poros Podem ser causados pela aglomeração de partículas maiores de cimento que sofreram pouca hidratação em locais onde a relação águacimento era muito baixa A ausência de hidratação e a produção de hidróxido de cálcio resultam na coloração escura Essa segregação de partículas maiores do cimento pode ser causada pela ação de filtro de fôrmas não estanques ou de partículas de agregados Com o passar do tempo pode ocorrer a hidratação e com isso o desaparecimento da cor escura 1º3º Efeitos da água do mar no concreto O concreto exposto à água do mar pode ser submetido a várias ações químicas e fi sicas Entre elas estão incluídos ataques químicos corrosão das armaduras induzida por cloretos ataque por gelo e degelo desgaste por ação de sais e abrasão pela areia em suspensão e pelo gelo A presença e a intensidade dessas várias formas de ataque dependem da posição do concreto em relação ao nível da água do mar Essas formas de ataque serão analisadas posteriormente no Capítulo 11 mas agora será abordado o ataque químico que é o tema principal desta seção A ação química da água do mar no concreto vem do fato de essa água conter um grande número de sais dissolvidos A salinidade total típica é de 35 e alguns valores Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 537 específicos são citados a seguir 07 no Mar Báltico 33 no Mar do Norte 36 nos Oceanos Atlântico e Índico 39 no Mar Mediterrâneo 40 no Mar Vermelho e 43 no Golfo Pérsico Em todos os mares a proporção de sais individuais é pratica mente constante No Oceano Atlântico por exemplo as concentrações de íons são as seguintes 200 de cloretos 028 de sulfatos 1 11 de sódio O 14 de magnésio 005 de cálcio e 004 de potássio A água do mar também contém um pouco de C02 dissolvido Águas costeiras rasas em climas quentes onde a evaporação é elevada podem ser muito salgadas O Mar Morto é o caso extremo pois sua salinidade é de 315 ou seja cerca de nove vezes a dos oceanos mas sua concentração de sulfatos é menor 1º91 O pH da água do mar varia entre 75 e 84 sendo 82 o valor médio em equilíbrio com o C02 atmosférico 1º79 O ingresso da água do mar em si no concreto não necessa riamente diminui o pH da água dos poros da pasta de cimento endurecida 120 é o menor valor registrado 1086 A presença de uma grande quantidade de sulfatos na água do mar pode levar à expectativa de ataque por sulfatos De fato íons sulfato reagem tanto com o C3A quanto com o CSH resultando na formação da etringita mas isso não está asso ciado à expansão deletéria já que a etringita bem como a gipsita são solúveis na presença de cloretos e podem ser lixiviadas pela água do mar 1º7 Concluise então que a utilização de cimento resistente a sulfatos em concretos expostos à água do mar não é essencial entretanto é recomendado o limite de 8 de C3A quando o teor de S03 for menor do que 3 Cimentos com um teor de até 10 de C3A podem ser utilizados somente se o teor de S03 não for maior do que 25 1º9º Aparentemente é o excesso de S03 que resulta na expansão tardia do concreto Os mesmos ensaios1º9º confirmaram que o C4AF também leva à formação da etringita Dessa forma as exigências da primeira versão da ASTM C 15009 no que se refere ao teor de 2C3A C4AF ser menor do que 25 do clínquer do cimento resistente a sulfatos devem ser observadas Os comentários anteriores e as exigências se aplicam a concretos permanentemente imersos em água os quais representam condições de exposição relativamente prote gidas 1088 pois a estabilidade das condições de saturação e de concentração de sais foi alcançada e assim a difusão dos íons é muito reduzida A molhagem e a secagem alter nadas representam uma condição muito mais severa devido à possibilidade de acúmulo de sais no interior do concreto em consequência do ingresso da água do mar seguido pela evaporação da água pura deixando os sais Como o efeito mais prejudicial da água do mar nas estruturas de concreto vem da ação dos cloretos na armadura esse tema será discutido no Capítulo 11 na seção referente ao ataque por cloretos A ação química da água do mar no concreto ocorre conforme segue O íon magné sio presente na água do mar substitui o íon cálcio MgS04 CaOH2 CaS04 MgOHi O MgOHi resultante conhecido como brucita precipita nos poros da superfície do concreto formando assim uma camada protetora que impede reações adicionais Também pode existir um pouco de CaC03 precipitado na forma de aragonita origina do da reação do CaOHi com o C02 Rapidamente se formam depósitos de precipita dos normalmente com 20 a 50 µm de espessura 1084 eles já foram observados em várias estruturas marítimas totalmente submersas A característica bloqueadora da brucita 538 Propriedades do Concreto torna sua formação autolimitante Entretanto caso a abrasão remova o depósito super ficial a reação com o íon magnésio livre disponível na água do mar continua Essa situação é um exemplo da ação sinérgica dos diferentes modos de ataque pelo mar a ação das ondas aumenta o ataque químico e este pela formação e cristalização de sais torna o concreto mais vulnerável à erosão pela ação das ondas e à abrasão pela areia em suspensão na água do mar Deterioração por sais Quando o concreto é repetidamente molhado pela água do mar com períodos alterna dos de secagem durante os quais a água evapora parte dos sais dissolvidos é deixada na forma de cristais principalmente os sulfatos Esses cristais se reidratam e aumentam de tamanho com a molhagem subsequente e assim exercem uma força de expansão sobre a pasta de címento endurecida circundante Essa deterioração superficial pro gressiva conhecida como deterioração por sais ocorre especialmente quando atempe ratura é alta e a insolação é forte de modo que a secagem nos poros é rápida até uma determinada profundidade a partir da superfície Dessa forma superfícies intermiten temente molhadas são vulneráveis elas são as partes da estrutura de concreto na linha de maré e na região de respingos As superfícies horizontais ou inclinadas são especial mente propensas a esse processo de deterioração assim como as superfícies molhadas repetidamente mas não em intervalos curtos de modo que a secagem completa seja possibilitada A água do mar também pode ascender por ação capilar e a evaporação da água da superfície deixa cristais de sais que quando novamente molhados causam a desagregação A deterioração por sais pode ocorrer não somente em consequência dos borrifos diretos da água do mar mas também quando os sais transportados pelo ar deposi tados na superfície do concreto são dissolvidos pelo orvalho seguindose a evapo ração Esse comportamento foi verificado em áreas desérticas onde a grande queda de temperatura na madrugada díminui a umidade relativa do ar ao ponto da ocorrer a condensação na forma de orvalho A desagregação por sais pode atingir uma pro fundidade de vários milímetros com a remoção da pasta de cimento endurecida e das partículas de agregado miúdo restando apenas partículas de agregado graúdo expos tas Com o tempo essas partículas podem se soltar expondo mais a pasta de címento endurecida que por sua vez se torna suscetível à deterioração por sais O processo em princípio é similar ao ataque por sais em rochas porosas Mesmo quando o sulfato de sódio está envolvido o mecanismo de ataque é físico de forma que não se comporta como um ataque por sulfatos Ainda deve ser citado que a menos que o agregado seja denso e tenha absorção muito baixa ele mesmo é suscetível ao ataque Claramente agregados que não atendam a essas condições não devem ser utilizados em concretos expostos a condições propícias à deterioração por sais de maneira que a seleção de agregados adequados é fundamen tai 085 Como o ataque do concreto por sais é de natureza física o tipo de cimento em si tem pouca importância na garantia da baixa permeabilidade da região superficial do concreto mas a escolha das proporções do concreto é crítica A deterioração por sais também pode resultar do uso de sais descongelantes em superfícies de concreto em climas frios Esse fenômeno é conhecido como descamação por sais e será apresentado no Capítulo 11 Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 539 Uma forma peculiar de ataque marinho ao concreto em água do mar muito quente foi citada por Bijen 1º 129 Quando existe calcário uma espécie de ostra e uma de esponja consomem a cal produzindo cavidades de até 10 mm de diâmetro e 150 mm de profun didade A velocidade do ataque chega a 10 mm por ano Seleção de concretos para a exposição à água do mar A discussão anterior sobre os vários processos de ataque por água do mar enfatizou a importância da baixa permeabilidade do concreto exposto Isso pode ser obtido pela adoção de uma relação águacimento baixa pela escolha adequada de materiais ci mentícios pelo adensamento adequado e pela ausência de fissuras devidas à retração a efeitos térmicos ou a tensões de serviço É importante que o concreto seja adequada mente curado antes da exposição à água do mar A consideração de que a água do mar também possibilita a cura é errônea ver página 596 a menos que o concreto depois de imerso na água do mar fique permanentemente submerso Ensaios realizados em ar gamassa levaram à recomendação de um período mínimo de sete dias de cura em água doce independentemente do tipo de cimento utilizado 1089 Uma menção à seleção do tipo de cimento em casos de concretos totalmente imer sos foi feita na página 537 Para outras condições de exposição o risco de ingresso de cloretos influencia a seleção do cimento portanto esse tópico será discutido na seção que trata do ataque por cloretos no Capítulo 11 Desagregação por reação álcalisílica As reações entre os álcalis e a sílica reativa e alguns carbonatos presentes no agregado foram discutidas no Capítulo 3 Agora serão analisadas as consequências da reação álcalisílica e os meios de evitar suas consequências A reação pode causar desagregação e se manifesta por fissuração A abertura das fissuras pode variar de O 1 a até 1 O mm em casos extremos Fissuras com profundidade maior do que 25 mm são raras chegando no máximo a 50 mm 1º136 Assim na maioria dos casos o efeito negativo da reação álcalisílica ocorre mais em relação à aparência e à utilização da estrutura do que em relação à sua integridade Em especial a resistên cia à compressão do concreto na direção da tensão aplicada não é significativamente afetada 1º 115 Apesar disso a fissuração pode facilitar o ingresso de agentes agressivos O padrão de fissuração superficial gerado pela reação álcalisílica é irregular lem brando uma grande teia de aranha Esse padrão entretanto não é necessariamente distinto daqueles causados pelo ataque por sulfatos pelo gelo e degelo ou mesmo por uma importante retração plástica Para garantir que a fissuração observada decorra da reação álcalisílica o procedimento sugerido pela British Cement Association 10112 pode ser seguido Internamente ao concreto muitas das fissuras causadas pela reação podem ser vistas passando através das partículas de agregado mas também através da pasta de cimento circundante Caso a única fonte de álcalis no concreto seja o cimento Portland a limitação do teor de álcalis no cimento prevenirá a ocorrência de reações deletérias O teor mínimo necessário de álcalis no cimento para a ocorrência da reação expansiva é de 06 em termos de equivalente em óxido de sódio Esse cálculo é feito por estequiometria a par tir do teor real de Na20 mais 0658 vezes o teor de K20 do clínquer Esse procedimento 540 Propriedades do Concreto de cálculo do teor de álcalis que não diferencia entre sódio e potássio é prático mas simplista Chatterji1º 119 observou que os íons potássio são transportados em direção à sílica de forma mais rápida do que os íons sódio e que portanto são potencialmente mais perigosos O limite de 06 de equivalente em óxido de sódio em relação à massa de cimento decorre da origem dos cimentos com baixo teor de álcali ver página 48 e de fato é sua definição Apesar disso em casos excepcionais foram observados casos de expansão mesmo com cimentos com baixo teor de álcalis 1º 1 A experiência de Hobbs1º 128 sobre os cimentos com baixo teor de álcalis pode ser de interesse A reação álcalisílica somente ocorre em altas concentrações de OH ou seja em elevados teores valores de pH da água dos poros entretanto o pH da água dos poros é dependente do teor de álcalis do cimento Especificamente cimentos com elevado teor de álcalis resultam em pH entre 135 e 139 enquanto cimentos com baixo teor de álcalis resultam em pH entre 127 e 131 10128 Dado que o incremento de 10 no pH representa um aumento de 10 vezes na concentração do íon hidroxila nos cimentos com baixo teor de álcalis a concentração desse íon é aproximadamente 10 vezes menor do que quando se utiliza cimento com alto teor de álcalis Esse é o fundamento lógico para a utilização de cimentos com baixo teor de álcalis com agregados potencialmente reativos A consideração da prevenção da reação álcalisílica deletéria por meio da limitação do teor de álcalis no cimento somente é válida quando são satisfeitas duas condições não há outra fonte de álcalis no concreto e não ocorre a concentração de álcalis em cer tas regiões em detrimento de outras Essa concentração pode ser causada por gradientes de umidade ou por ciclos alternados de molhagem e secagem 10118 Também é interessan te citar que a concentração de álcalis pode decorrer da passagem de corrente elétrica através do concreto fato que pode ocorrer por exemplo quando é utilizada proteção catódica para prevenir a corrosão da armadura 10114 Entre as fontes adicionais de álcalis no concreto está incluído o cloreto de sódio presente em areia não lavada obtida por dragagem do mar ou no deserto A utilização dessa areia em concreto armado não deve ser permitida devido aos cloretos causarem a corrosão da armadura ver Capítulo 11 Outras fontes internas de álcalis são alguns aditivos especialmente os superplastificantes ou até mesmo a água de amassamento Esses álcalis bem como os provenientes de cinza volante e de escória de altoforno devem ser incluídos no cálculo do total de álcalis presentes mas somente conside rando uma proporção do teor real de álcalis nesses materiais cimentícios Não existe consenso sobre o valor dessa proporção mas a BS 532841990 substituída pela BS EN 20612000 cita os valores de 17 para a cinza volante e de 50 para a escória granulada de altoforno Devido à variada procedência dos álcalis limitar seu teor total no concreto é uma atitude lógica A norma britânica BS 532811991 cancelada especifica o valor máxi mo de 30 kg de álcalis expresso em equivalente de óxido de sódio por metro cúbico de concreto que contenha agregados potencialmente reativos Esse valor de álcalis reativos é determinado por um método britânico distinto do prescrito pela BS EN 196211992 cancelada que resulta em um valor de álcalis cerca de 0025 maior do que o método britânico Dessa forma quando os requisitos estabelecidos forem da BS 532811997 cancelada é importante a escolha do método para a determinação do teor de álcalis no cimento Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 541 É válido reafirmar que são três as condições necessárias para a ocorrência da rea ção álcalisílica álcalis sílica reativa e umidade adequada Em relação a esta última normalmente o valor mínimo adotado é de 85 comum em ambientes externos no turnos no Reino Unido ou no inverno e também no interior de elementos de concreto devido à umidade residual Os álcalis sempre estão presentes no cimento Portland mas existem cimentos Portland com baixo teor de álcalis ver página 48 Além disso o BRE Digest 3303 cita cimentos de moderada e elevada resistência a álcalis Certos aditivos também podem conter álcalis As normas britânicas relevantes sobre o assunto são a BS EN 2061 2000 e a BS 850022002 A partir das considerações anteriores é possível concluir que devem ser utilizados agregados com baixa reatividade a álcalis que estão normalmente disponíveis no Reino Unido Entretanto o NaCI é uma fonte de álcalis e pode existir NaCI residual em areias obtidas por dragagem do leito marinho deficientemente lavadas e em sais de degelo Na prática não é fácil eliminar totalmente a reação álcalisílica mas a minimi zação da reação deve ser um objetivo Esse tópico é discutido na referência 10141 A incorporação de escória granulada de altoforno ou de cinza volante em um valor míni mo de 25 da massa de cimento minimiza a reação álcalisílica mas há um paradoxo já que ambas as adições contêm álcalis embora em forma vítrea Medidas preventivas A discussão sobre a reação álcalisílica apresentada no Capítulo 3 deixa claro que a evo lução e as consequências da reação são influenciadas pelas proporções dos diversos íons na água dos poros e pela disponibilidade de álcalis e de sílica Em especial a expansão causada pela reação álcalisílica será maior quanto maior for o teor de sílica reativa mas somente até certo limite já que em teores mais elevados a expansão será menor e isso é mostrado na Figura 1010 106 Existe um teor de sílica mínimo para a reação e ele é maior em concretos com menores relações águacimento e maiores consumos de 20 e 16 a Jl 12 A o 08 o o o 1 04 e e llJ o 10 20 30 40 50 Teor de sílica reativa Figura 101 O Relação entre a expansão após 224 dias e o teor de sílica reativa no agregado 106 542 Propriedades do Concreto cimento 1º128 A relação entre sílica reativa e álcalis que corresponde à máxima expansão normalmente varia entre 35 e 55 1º 128 A partir do exposto concluise que a variação do teor de sílica no concreto pode afastar a relação sílicaálcalis da situação mais desfavorável Especificamente foi cons tatado que a expansão devida à reação álcalisílica pode ser reduzida ou eliminada pela adição de sílica reativa finamente moída à mistura Esse aparente paradoxo pode ser ex plicado pela referência 1010 que apresenta a relação entre a expansão de barras de ar gamassa e o teor de sílica reativa de dimensão entre 850 e 300 µm ou seja não na forma de pó 106 Na faixa dos teores menores de sílica quanto maior for a quantidade de sílica para uma determinada quantidade de álcalis maior será a expansão entretanto com te ores mais elevados de sílica a situação é invertida quanto maior for a área superficial do agregado reativo menor será a quantidade de álcalis disponível por unidade dessa área e menor será a quantidade de gel de álcalisílica formada 106 Por outro lado devido à mo bi lidade extremamente baixa do hidróxido de cálcio somente aqueles próximos à superficie do agregado estão disponíveis para a reação de modo que a quantidade de hidróxido de cálcio por unidade de área de agregado é independente da magnitude da área superficial total do agregado Dessa forma o aumento da área superficial causa um incremento na relação hidróxido de cálcioálcali da solução nas proximidades do agregado Nessas cir cunstâncias é produzido um silicato de álcali e cálcio inócuo não expansivo 108 No mesmo raciocínio um material silicoso finamente dividido adicionado às par tículas reativas maiores já existentes pode reduzir a expansão embora a reação com os álcalis ainda ocorra A eficiência das adições pozolânicas como vidro pirex triturado ou cinza volante na diminuição da penetração nas partículas maiores do agregado foi constatada A cinza volante não deve conter mais do que 2 ou 3 de álcalis em relação à massa 1º 136 Entretanto verificouse que a utilização de cinza volante Classe F em um teor de 58 em relação à massa total de material cimentício foi altamente eficiente na prevenção da expansão mesmo quando o teor total de álcalis era de 5 kgm3 de concreto 1º 117 É importante que a cinza volante seja fina podendo ser realizada moa gem se necessário para a melhoria de sua eficiência na redução da expansão A utilização de pozolanas nas misturas também é benéfica devido à redução da permeabilidade do concreto ver Capítulo 13 e portanto à diminuição da mobilidade dos agentes agressivos tanto os presentes no interior do concreto quanto os externos que podem ingressar Além disso o CSH formado pela atividade pozolânica incor pora uma quantidade de álcalis e com isso reduz o pH 1º 136 cuja influência na reação álcalisílica foi discutida anteriormente nesta seção A sílica ativa é particularmente eficiente porque reage preferencialmente com os álcalis Embora o produto da reação seja o mesmo gerado pela reação entre os álcalis e a sílica reativa dos agregados a reação ocorre na grande área superficial das pequenas partículas de sílica ativa ver página 90 Como consequência a reação não resulta em expansão 1º 116 A escória granulada de altoforno também é eficaz na mitigação ou na prevenção dos efeitos deletérios da reação álcalisílica Deve ser destacado que a presença de es cória granulada de altoforno resulta em uma menor permeabilidade do concreto ver Capítulo 13 Existem evidências de que quando é utilizado cimento Portland de alto forno o teor máximo de álcalis de 09 não é prejudicial se o teor de escória for maior do que 50 1º99 Até mesmo um teor maior de álcalis como 1 1 é considerado tolerável Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 543 pela BS 532811991 substituída pela BS EN 20612000 Em relação à expansão deleté ria da reação álcalisílica existem evidências não científicas dos efeitos benéficos da adi ção de escória granulada de altoforno Na Holanda foram observados casos de expan são deletéria em várias estruturas mas não onde foi utilizado cimento de altoforno 1º 122 Para serem eficazes essas adições devem ser incluídas em proporções adequadas em relação à massa total de materiais cimentícios Essas proporções em massa são cinza volante Classe F mínimo de 30 ou 40 sílica ativa mínimo de 20 escória gra nulada de altoforno de 50 a 65 1º 12º1º 136 Teores inadequados podem na realidade agravar a situação e aumentar a expansão se um teor particularmente danoso da re lação sílicaálcali for alcançado conforme a referência 1010 Deve ser verificado o desempenho de qualquer pozolana ou escória granulada de altoforno na prevenção da expansão excessiva devida à reação álcalisílica conforme a ASTM C 44105 As re comendações contidas no apêndice da norma canadense A23l94 são muito úteis 1º 111 A adição de sílica ativa ou de cinza volante ao concreto não será eficaz na prevenção da expansão caso os álcalis continuem a penetrar no concreto 1º 1131º 119 De forma geral ao considerar o teor de álcalis no concreto deve ser considerado que os álcalis transpor tados pela água podem ingressar no concreto a partir do exterior como por exemplo de materiais adjacentes ou do cloreto de sódio utilizado como agente descongelante Alguns ensaios indicaram que os sais de lítio podem inibir as reações expansivas mas os mecanismos relevantes não foram determinados 1º 121 Deve ser destacado que embora o gel de sílica resultante da reação álcalisílica possa ser formado no interior de bolhas de ar isso não significa que a incorporação de ar represente um meio de evitar os efeitos deletérios da reação Abrasão do concreto Em determinadas situações as superfícies de concreto estão sujeitas ao desgaste que pode ocorrer devido ao atrito por arraste por raspagem ou por impactos 1º 14 No caso de estruturas hidráulicas a ação de materiais abrasivos carreados pela água causa ero são A cavitação é outra causa de danos ao concreto em água corrente Ensaios de resistência à abrasão A determinação da resistência à abrasão do concreto é de difícil realização devido ao processo de deterioração variar em função da causa do desgaste e nenhum ensaio é satisfatório na avaliação de todas as condições ensaios de atrito como rolamento de esferas coroas de desbaste ou jatos de areia podem ser adequados em diferentes casos A ASTM C 41805 prescreve o procedimento para a determinação do desgaste por jatos de areia a perda de volume do concreto é uma base para a avaliação mas não um critério da resistência ao desgaste em diferentes condições A ASTM C 77905 prescreve três procedimentos para realização em laboratório ou em campo No ensaio do disco N de RT A NBR 1557712008 versão corrigida 2008 estabelece medidas de mitigação da rea ção álcaliagregado que preveem a limitação do teor de álcalis no concreto o uso de cimentos com pozolanas ou escória de altoforno e a utilização de inibidores de reação sílica ativa e metacaulim conforme a classificação da necessidade de ação preventiva mínima moderada ou forte Essa clas sificação é feita segundo o tipo de estrutura ou do elemento de concreto e as condições de exposição 544 Propriedades do Concreto giratório é aplicado um movimento giratório de três superficies planas em um percurso circular a 02 Hz com cada placa girando em torno de seu próprio eixo a 46 Hz O carbeto de silício é utilizado como material abrasivo No método de ensaio de abrasão das esferas de aço a carga é aplicada a uma extremidade rotatória que é afastada do corpo de prova por esferas de aço O ensaio é realizado com a circulação de água para a remoção do material desgastado O ensaio de coroas de desbaste utiliza uma furadeira de bancada modificada para aplicar uma carga a três conjuntos de sete coroas de des baste rotativas que estão em contato com o corpo de prova A extremidade rotatória é acionada por 30 minutos a 092 Hz Em todos os casos a profundidade de desgaste do corpo de prova é utilizada como medida da abrasão Quando o objetivo é a realização de ensaios em testemunhos que são muito pe quenos para os ensaios da ASTM C 41805 e C 77905 pode ser utilizado o ensaio da ASTM C 94499 2005 Neste ensaio duas coroas de desgaste montadas em uma fura deira de bancada são aplicadas com uma carga determinada à superficie do concreto e a perda de massa é então determinada A profundidade de desgaste também pode ser medida Os ensaios tentam simular os modos de abrasão observados na realidade mas isso não é uma tarefa fácil e de fato a principal dificuldade nos ensaios de abrasão é garan tir que os resultados dos ensaios representem a resistência comparativa do concreto a um determinado tipo de desgaste Os ensaios prescritos pela ASTM 77905 são válidos para a determinação da resistência do concreto ao trânsito intenso de pessoas e de veículos bem como a pneus com correntes e veículos com esteiras Em geral quanto maior for a abrasão em serviço maior validade terão os ensaios na ordem crescente de solicitação disco giratório coroas de desbaste e esferas de aço 1º32 A Figura 1011 mostra os resultados dos três ensaios da ASTM 77905 em dife rentes concretos Devido às condições arbitrárias de ensaio os valores obtidos não são quantitativamente comparáveis mas em todos os casos verificase que a resistência à abrasão é proporcional à resistência à compressão do concreto 1º20 O ensaio com esferas de aço aparentemente tem maior consistência e é mais sensível do que os demais A resistência do concreto à abrasão por sólidos transportados por água pode ser determinada pela ASTM C 113805 Nesse ensaio o comportamento da água em rede moinho contendo partículas suspensas é simulado pelo movimento em alta velocidade de esferas de aço de diversos tamanhos em um tanque por um período de 72 horas e a profundidade de desgaste da superficie do concreto é tomada como uma medida comparativa Uma abordagem totalmente distinta para a determinação da resistência à abrasão do concreto é o ensaio com esclerômetro ver página 653 em que o valor obtido é sen sível a alguns fatores que influenciam a resistência à abrasão do concreto 1º37 Fatores que influenciam a resistência à abrasão Aparentemente no desgaste por abrasão há a ocorrência de tensões localizadas de alta intensidade de modo que a resistência e a dureza da região superficial do concreto N de RT No Brasil há um método normalizado para a verificação da resistência à abrasão de materiais inorgânicos estabelecido pela NBR 120422012 que utiliza um processo de desgaste por meio de um disco giratório com o uso de areia seca como material abrasivo Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 545 180 160 140 Ensaio de coroas de desbaste 120 1r7Fttfti 8 2 100 e 8 80 O o 8 60 o 020 030 040 050 060 070 080 Relação águacimento Figura 1011 Influência da relação água cimento do concreto sobre a perda por abrasão em diferentes ensaiosºº exercem grande influência na resistência à abrasão Portanto a resistência à compressão do concreto é o principal fator influente na resistência à abrasão e a resistência mínima necessária depende da severidade da abrasão esperada Concretos de resistência muito elevada possuem alta resistência à abrasão Por exemplo o aumento da resistência à compressão de 50 para 100 MPa resulta no incremento de 50 na resistência à abrasão e com 150 MPa a resistência à abrasão do concreto é equivalente à de granitos de alta qualidade 1º4º As propriedades do concreto na região superficial são fortemente influenciadas pelas operações de acabamento que podem reduzir a relação águacimento e melho rar a compacidade O tratamento superficial a vácuo é benéfico e a presença de nata deve ser evitada Uma cura bem realizada é importante sendo desejável um período de cura com o dobro da duração da cura normal a fim de obter uma boa resistência à abrasão Misturas ricas não são adequadas o consumo de 350 kgm3 é provavelmente o máximo já que os agregados graúdos devem estar presentes logo abaixo da superfície do concreto Em relação ao agregado o acréscimo de uma determinada quantidade de areia de britagem é interessante 1º4º bem como a utilização de agregados resistentes e duros 1038 546 Propriedades do Concreto Apesar disso a resistência à abrasão do agregado determinada pelo ensaio Los Angeles ver página 129 aparentemente não é um bom indicativo da resistência à abrasão do concreto produzido com determinado agregado 1º39 Agregados leves de elevada quali dade possuem boa resistência à abrasão devido a serem em essência materiais cerâ micos mas em razão de sua estrutura porosa não são resistentes ao impacto que pode estar associado à abrasão 1081 O concreto com retração compensada possui uma resistência à abrasão 1º94 signi ficativamente melhorada provavelmente devido à inexistência das finas fissuras que podem contribuir para a propagação da abrasão A análise da utilização de endurecedores incorporados à região superficial do con creto está fora do escopo deste livro Resistência à erosão A erosão do concreto é um importante tipo de desgaste que pode ocorrer no concreto em contato com água corrente É importante fazer a distinção entre a erosão decorrente das partículas sólidas carreadas pela água e os danos causados pela formação de cavidades em fluxos de água em grande velocidade Este tema será tratado na próxima seção A velocidade de erosão depende da quantidade da forma da dimensão e da du reza das partículas transportadas de sua velocidade da presença de redemoinhos e também da qualidade do concreto 1º41 Como no caso da abrasão em geral essa qua lidade parece ser mais bem avaliada pela resistência à compressão do concreto En tretanto a composição da mistura também é relevante Em especial concretos com grandes agregados sofrem menor erosão do que uma argamassa de mesma resistên cia e agregados duros aumentam a resistência à erosão Entretanto em determina das situações de desgaste agregados menores resultam em uma erosão superficial mais uniforme Em geral com abatimento constante a resistência à erosão aumenta com a diminuição do consumo de cimento 1º 15 e a diminuição da nata superficial ainda é uma vantagem Com consumo de cimento constante a resistência melhora com a redução do abatimento 1º 15 possivelmente em conformidade com a influência geral da resistência à compressão Em todo caso somente a qualidade na região superficial do concreto é importante mas até mesmo o melhor concreto dificilmente irá suportar erosão severa por períodos prolongados O tratamento a vácuo e o uso de fôrmas permeáveis são benéficos A propensão à erosão por sólidos em água corrente pode ser avaliada pelo ensaio com jato abrasivo em que 2000 fragmentos de aço com dimensão de 850 µm são lan çados a partir de um bocal com diâmetro de 63 mm por uma pressão de ar de 062 MPa sobre um corpo de prova de concreto situado a 102 mm de distância Resistência à cavitação Embora um concreto de boa qualidade seja capaz de suportar um fluxo uniforme e tangencial de água de alta velocidade a presença de cavitação rapidamente causa sérios danos Cavitação é a formação de bolhas de vapor quando a pressão absoluta local cai ao nível da pressão de vapor da água à temperatura ambiente As bolhas podem ser iso ladas e grandes que se rompem posteriormente ou podem ser uma névoa de pequenas bolhas 1º 16 Elas fluem juntamente com a água e ao entrar em áreas de maior pressão Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 547 rompemse com grande impacto causando a entrada de água a grande velocidade nos espaços anteriormente ocupados por vapor Dessa forma uma pressão extremamente elevada é gerada em uma pequena área por um curto período de tempo É o impacto continuado em uma determinada região da superfície do concreto que causa a forma ção de cavidades Os maiores danos são ocasionados por nuvens de bolhas minúsculas verificadas em redemoinhos Elas normalmente se aglomeram momentaneamente em bolhas maiores que colapsam muito rapidamente 1017Várias dessas bolhas pulsam em alta frequência e isso aparentemente agrava os danos em uma área maior 1018 Os danos por cavitação ocorrem em canais abertos em geral em velocidades acima de 12 ms l04l mas em condutos fechados mesmo em velocidades bem menores há a possibilidade da queda da pressão a um valor bem inferior à pressão atmosférica Essa queda de pressão pode ser causada por sifonamento pela inércia no lado interno de uma curva ou até mesmo por irregularidades superficiais Com frequência ocorre uma combinação das causas O descolamento do fluxo de água da superfície de con creto em um canal aberto é uma causa frequente de cavitação Embora o fenômeno da cavitação dependa essencialmente das mudanças de pressão e consequentemente também das mudanças de velocidade é muito provável sua ocorrência na presença de pequenas quantidades de ar não dissolvido na água Essas bolhas de ar se comportam como núcleos em que a mudança de fase de líquido para vapor pode ocorrer mais rapi damente As partículas de pó têm efeito semelhante possivelmente devido a alojarem o ar não dissolvido Por outro lado pequenas bolhas de ar livre em grandes quantidades até 8 em volume próximas à superfície do concreto apesar de causarem cavitação amortecem o colapso da cavidade diminuindo os danos da cavitação 1019 Dessa forma a aeração da água pode ser interessante l04l A superfície do concreto atingida por cavitação é irregular denteada e com cavi dades em comparação com a superfície lisa do concreto desgastado por sólidos trans portados pela água Os danos por cavitação não ocorrem a uma taxa constante Nor malmente após um período inicial de pequenos danos ocorre uma rápida deterioração seguida pela continuidade dos danos em menor velocidade 1019 A maior resistência à cavitação é obtida pelo uso de concreto de alta resistência possivelmente produzido com um revestimento absorvente que reduza a relação água cimento local A dimensão máxima do agregado próximo à superfície não deve ser maior do que 20 mm 1019 devido à cavitação ter a tendência de remover as partículas maiores A dureza do agregado não é importante diferentemente do caso da resistência à erosão mas uma boa aderência entre o agregado e a argamassa é vital O uso de polímeros fibras de aço ou revestimentos resilientes pode melhorar a resistência à cavitação mas esses assuntos não fazem parte do escopo deste livro En tretanto enquanto a utilização de um concreto adequado pode reduzir os danos por cavitação nem mesmo o melhor concreto pode suportar as forças da cavitação por um tempo indefinido Portanto a solução para os danos por cavitação está principalmente na redução da cavitação Isso pode ser obtido com superfícies lisas e bem alinhadas isentas de irregularidades como depressões saliências juntas e desalinhamentos e pela não existência de mudanças bruscas de inclinação ou de curvaturas que tenham a ten dência de afastar o fluxo da superfície Sempre que possível o aumento localizado da velocidade da água deve ser evitado já que os danos são proporcionais à sexta ou à sétima potência da velocidade 1019 548 Propriedades do Concreto Tipos de fissuras Como a fissuração pode diminuir a durabilidade do concreto ao permitir o ingresso de agentes agressivos é importante rever de forma resumida seus tipos e suas causas Além disso a fissuração pode afetar negativamente a estanqueidade à água ou a trans missão de sons das estruturas bem como prejudicar a aparência Em relação a este as pecto a abertura aceitável da fissura depende da distância de onde ela é percebida e da função da estrutura por exemplo um prédio público em um extremo e um armazém em outro Pode ser válido citar que o ingresso de sujidades torna a fissura mais percep tível da mesma forma que a utilização de cimento branco no concreto No que se refere à estanqueidade à água fissuras muito estreitas estabilizadas com abertura entre O 12 e 020 mm tendem a apresentar infiltração no início 10331º34 Entretanto o hidróxido de cálcio dissolvido é lentamente transportado por perco lação da água e pode reagir com o dióxido de carbono da atmosfera precipitando como car bonato de cálcio e resultando na selagem da fissura 1033 ver página 345 As fissuras originadas do estado fresco ou seja decorrentes da retração plástica e do assentamento plástico foram discutidas no Capítulo 9 Outro tipo de fissuração precoce é conhecido como mapeamento e pode ocorrer em paredes e lajes quando a superfície do concreto tem um teor de água mais elevado do que o interior O padrão de fissuração se assemelha a uma rede irregular com espaçamentos de até cerca de 100 mm As fissuras são bastante rasas e desenvolvemse precocemente mas podem não ser percebidas até estarem marcadas com sujeira Essas fissuras exceto por sua aparên cia são de pouca importância Outro tipo de dano superficial são as bolhas que podem ocorrer quando parte da água exsudada ou grandes bolhas de ar são retidas logo abaixo da superfície do concre to por uma fina camada de nata gerada pelo acabamento As bolhas possuem diâmetro entre 10 e 100 mm e espessura 2 a 10 mm Quando em serviço a camada de nata se desprende deixando depressões rasas No concreto endurecido a fissuração pode ser causada por retração por secagem ou por movimentações térmicas precoces restringidas temas que foram discutidos nos Capítulos 9 e 8 respectivamente Os diversos tipos de fissuras não estruturais estão listados na Tabela 108 e mostrados de forma esquemática na Figura 1012 1033 É im portante destacar que mesmo que uma causa específica inicie a fissura seu desenvol vimento pode decorrer de outra causa 1033 Dessa forma o diagnóstico das causas da fissuração nem sempre é simples A fissuração também pode ser causada por sobrecarga em relação à resistência real do elemento de concreto mas esse fato é consequência de um projeto estrutural inadequado ou de uma execução não realizada conforme as especificações É importan te lembrar que no concreto armado em serviço a tração é induzida na armadura e no concreto que a envolve Portanto a fissuração superficial é inevitável mas com projeto e detalhamento estrutural adequados as fissuras terão pequena abertura e dificilmente serão percebidas Fissuras induzidas por tensões têm a máxima largura na superfície do concreto afunilandose em direção à armadura mas a diferença na largura pode diminuir com o tempo 1034 A abertura da fissura na superfície será maior quanto maior for o cobrimento de armadura Capítulo 1 O Durabilidade do concreto 549 Figura 1012 Representação esquemática dos vários tipos de fissuras possíveis de ocorrer no concreto ver Tabela 108 baseada na referência 1033 Deve ser destacado que a partir das considerações de energia é mais fácil prolon gar uma fissura existente do que formar uma nova Isso explica a razão pela qual sob uma carga aplicada cada nova fissura ocorre sob uma carga maior do que a fissura anterior O número total de fissuras surgidas é determinado pela dimensão do elemento de concreto e a distância entre as fissuras depende da dimensão máxima do agregado utilizado 1º106 Em razão de em certas condições físicas a abertura total das fissuras por unidade de comprimento do concreto ser fixada e objetivase que essas fissuras sejam o mais finas possível é admissível haver um número maior de fissuras Por essa razão a res trição à fissuração deve ser uniforme ao longo do comprimento do elemento estrutural A utilização de armadura controla a fissuração por retração por meio da redução da abertura de cada fissura mas não a abertura total de todas as fissuras consideradas em conjunto Esse tema está fora do objetivo deste livro A importância da fissuração e da abertura mínima para a fissura ser considerada significativa depende da função do elemento estrutural e das condições de exposição do concreto Reis et at 1º 105 sugerem as seguintes aberturas máximas de fissuras que ainda se mantêm como uma orientação válida Elementos internos Elementos externos em condições normais de exposição Elementos externos expostos a ambientes particularmente agressivos 035mm 025mm 015mm Tabela 108 Classificação de fissuras intrínsecas baseada na referência 1033 I Correção considerando que seja impossível o Causa refazer o projeto ti principal Causas em todos os ll Ili ll Símbolo na Localização excluindo secundárias casos reduzir Tempode Referência ti UI Tipo de fissura Figura 1012 Subdivisão mais comum restrição fatores restrição aparecimento neste livro ll o A Sobre a Seções espessas n o armadura n Condições para Reduzir a ex Assentamento Ex sudação 10 mina páginas B Em arco Topo de pilares sudação ou o plástico excessiva secagem pre 3 horas 415 e 442 coce revibrar e Mudança Lajes nervuradas de espessura D Diagonal Pisos e lajes Secagem E Aleatória Lajes armadas precoce Retração F Sobre a Lajes armadas Secagem Velocidade Melhorar cura páginas de exsudação 30 mina 6 h plástica armadura precoce ou baixa inicial 415 e 441 armadura próxima à superficie G Restrição Paredes espessas Geração externa excessiva de calor de Retração hidratação Resfriamento Reduzir o calor 1 diaa2 ou páginas térmica inicial rápido eou isolar 3 semanas 410 e415 H Restrição Lajes espessas Gradientes de interna temperatura excessivos Retração por 1 Lajes finas e Retração Reduzira paredes Juntas inefi excessiva quantidade de Várias sema página458 secagem em cientes ou cura água ou nas a meses longo prazo ineficiente melhorar a cura J Junto às Paredes Fôrmas formas impermeáveis isturas 1 a 7 dias Mapeamento ncas Melhorar a cura algumas página 550 K Concreto Lajes Excesso de ou cura e o acabamento vezes mais desempe desempeno inadequada tarde nado L Carbonata Pilares e vigas Concreto Corrosão de ção Cobrimento de baixa Eliminaras Maisde2 página 587 armadura insuficiente qualidade causas listadas anos Cloretos M Locais úmidos Agregados n Ili reativos e 1J Reação Eliminaras Maisde5 cimento com página 537 e álcaliagregado causas listadas o alto teor de anos o álcalis o e N Lajes Água de Uso de Eliminar as Ili O Bolhas exsudação desempenade1ra r t d Ao toque página 549 5 aprisionada metálica causas 1s a as Ili o ti p Bordas livres de Agregados o Reduzir o Fissuração lajes danificados dimensão do Mais de 10 página 566 n o por congela anos i agregado n mento g UI UI 552 Propriedades do Concreto É importante ressaltar que apesar de existirem diferenças entre os observadores a abertura mínima passível de ser visualizada a olho nu é de aproximadamente O 13 mm A determinação da dimensão da abertura das fissuras pode ser feita por instrumentos simples de aumento Várias técnicas especializadas como pinturas eletrocondutoras e resistores dependentes de luz LDR possibilitam determinar o desenvolvimento da fissuração entretanto fissuras de abertura muito pequena são muito comuns mas não prejudiciais de modo que a busca intensiva por fissuras não é importante Referências 10l W C Hanna Additional information on inhibiting alkaliaggregate expansion J Amer Concr Inst 48 p 513 Feb 1952 102 T C Powers H M Mann and L E Copeland The flow of water in hardened portland cement paste Highw Res Bd Sp Rep No 40 pp 30823 Washington DC July 1959 103 T C Powers Structure and physical properties of hardened portland cement paste J Amer Ceramie Soe 41 pp 16 Jan 1958 104 T C Powers L E Copeland and H M Mann Capillary continuity or discontinuity in cement pastes J Portl Cem Assoe Researeh and Development Labortories l No 2 pp 38 48 May 1959 105 T C Powers L E Copeland J C Hayes and H M Mann Permeability of Portland cement paste J Amer Concr Inst 51 pp 28598 Nov 1954 106 H E Vivian Studies in cementaggregate reaction X The effect on mortar expansion of amount of reactive component Commonwealth Seientifie and Industrial Researeh Organi zation Buli No 256 pp 1320 Melbourne 1950 107 F M Lea The Chemistry of Cement and Conerete London Arnold 1970 108 G J Verbeck and C Gramlich Osmotic studies and 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Concrete Prac tice Part 1 Materiais and General Properties of Concrete 24 pp Detroit Michigan 1994 1042 ACI 2012R1992 Guide to durable concrete ACI Manual of Concrete Practice Part 1 Materiais and General Properties of Concrete 41 pp Detroit Michigan 1994 1043 US Bureau of Reclamation 491392 Procedure for water permeability of concrete Con crete Manual Part 2 9th Edn pp 71425 Denver Colorado 1992 1044 J F Young A review of the pore structure of cement paste and concrete and its influence on permeability in Permeability of Concrete ACI SP108 pp 118 Detroit Michigan 1988 1045 A Bisaillon and V M Malhotra Permeability of concrete using a uniaxial waterflow method in Permeability of Concrete ACI SP108 pp 173 93 Detroit Michigan 1988 1046 R A Cook and K C Hover Mercury porosimetry of cementbased materiais and asso ciated correction factors ACI Materiais Journal 90 No 2 pp 15261 1993 1047 J Vuorinen Applications of diffusion theory to permeability tests on concrete Part 1 Depth of water 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S Chatterji N Thaulow and A D Jensen Studies of alkalisilica reaction Part 6 Prac tical implications of a proposed reaction mechanism Cement and Concrete Research 18 No 3 pp 3636 1988 10120 H Chen J A Soles and V M Malhotra CANMET investigations of supplementary cementing materiais for reducing alkaliaggregate reactions International Workshop on AlkaliAggregate Reactions in Concrete Halifax NS 20 pp Ottawa CANMET 1990 10121 D C Stark Lithium admixtures an alternative method to prevent expansive alkalisilica reactivity Proc 9th International Conference on AlkaliAggregate Reaction in Concrete London Vol 2 pp 101721 The Concrete Society 1992 10122 W M M Heijnen Alkaliaggregate reactions in The Netherlands Proc 9th International Conference on AlkaliAggregate Reaction in Concrete London Vol pp 4327 The Concrete Society 1992 10123 D Ludirdja R L Berger and J F Young Simple method for measuring water permeabi lity of concrete ACI Materiais Journal 86 No 5 pp 4339 1989 10124 HJ Wierig Longtime 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degelo e de cloretos Este capítulo trata de dois mecanismos de deterioração do concreto O primeiro deles embora somente importante em climas frios é a maior causa da falta de durabilidade do concreto a menos que sejam tomadas medidas preventivas adequadas O segundo mecanismo a ação de cloretos é relevante apenas em concreto armado mas também pode resultar em significativos danos às estruturas A ação de cloretos é verificada tanto em climas frios quanto quentes mas os detalhes da ação variam conforme as condições Ação do congelamento No Capítulo 8 foram analisados os efeitos do congelamento sobre o concreto fresco e os métodos para evitar sua ocorrência O que entretanto não pode ser evitado é a exposição do concreto maduro a ciclos alternados de gelo e degelo fenômeno que é frequentemente observado na natureza Como a temperatura do concreto saturado em serviço é diminuída a água retida nos poros capilares da pasta de cimento endurecida congela de um modo similar ao conge lamento dos poros de rochas o que causa a expansão do concreto Caso haja um novo congelamento após o degelo subsequente ocorre uma nova expansão ou seja os ciclos repetidos de gelo e degelo têm efeito cumulativo O fenômeno ocorre principalmente na pasta de concreto endurecida os maiores vazios do concreto decorrentes de aden samento incompleto geralmente contêm ar e portanto estão menos sujeitos à ação do congelamento 114 O congelamento é um processo gradual em parte devido à velocidade de transfe rência de calor através do concreto em parte devido ao aumento progressivo da concen tração de sais dissolvidos na água dos poros ainda não congelada que baixam o ponto de congelamento e em parte devido ao ponto de congelamento variar com a dimensão dos poros Como a tensão superficial dos cristais de gelo nos poros capilares os submete a uma pressão que é maior quanto menor for o cristal o congelamento inicia nos poros maiores e aos poucos espalhase para os menores Os poros de gel são pequenos demais para possibilitar a formação de pontos de nucleação de gelo a temperaturas su periores a 78ºC de modo que na prática não se forma gelo em seu interior 114 Entre tanto com uma diminuição da temperatura devido à diferença de entropia entre a água de gel e o gelo a primeira adquire energia potencial o que possibilita seu movimento para o interior dos poros capilares contendo gelo A difusão da água de gel que ocorre resulta em aumento do volume de gelo e em expansão 114 560 Propriedades do Concreto Há então duas origens possíveis da pressão de expansão Na primeira o congela mento da água resulta em um aumento do volume de aproximadamente 9 de forma que a água excedente na cavidade é expulsa A velocidade de congelamento irá determinar a velocidade com que a água deslocada pelo avanço da frente de gelo irá sair e a pressão hidráulica desenvolvida dependerá da resistência ao escoamento ou seja da extensão do trajeto e da permeabilidade da pasta de cimento endurecida na região entre a cavidade em processo de congelamento e o vazio que pode acomodar o excesso de água 11s A segunda força de expansão no concreto é causada pela difusão da água que re sulta no crescimento de um número relativamente pequeno de cristais de gelo Embora a ação do gelo e do degelo sobre o concreto ainda esteja em discussão acreditase que o último mecanismo seja particularmente influente na deterioração do concreto 116 Essa difusão é causada pela pressão osmótica gerada por aumentos localizados na concen tração de solutos devidos à separação da água pura congelada da água de poros Uma laje congelando desde a superfície será seriamente danificada caso a água tenha acesso a partir do fundo e possa atravessar a espessura da laje devido à pressão osmótica O teor total de umidade do concreto se tornará então maior do que antes do congela mento e em alguns poucos casos foram observados danos por segregação dos cristais de gelo em camadas 117 1147 A pressão osmótica surge também de outra fonte Quando são utilizados sais para o degelo de pavimentos rodoviários ou de pontes ocorre a absorção desses sais pela parte superior do concreto Isso acaba produzindo uma elevada pressão osmó tica com a consequente movimentação da água em direção à região mais fria onde o congelamento está ocorrendo A ação de sais descongelantes será analisada em uma seção posterior neste capítulo A deterioração ocorre quando a pressão de expansão no concreto é maior do que sua resistência à tração O alcance dos danos vai desde uma escamação superficial até a desin tegração completa enquanto ocorre a formação do gelo tendo início na superfície exposta do concreto e progredindo por toda sua espessura Nas condições predominantes em cli mas temperados os meiosfios que permanecem úmidos por longos períodos ficam mais vulneráveis ao congelamento do que qualquer outro concreto A segunda condição mais severa é a que ocorre em placas de pavimentos rodoviários em especial quando é utilizado sal para o degelo Em países com climas frios os danos devidos ao congelamento são mais generalizados e a menos que sejam adotadas medidas preventivas são mais sérios No momento pode ser interessante considerar o porquê de o gelo e degelo alterna do causar o dano progressivo Cada ciclo de congelamento ocasiona a migração da água para locais onde possa ocorrer seu congelamento Entre esses locais estão as fissuras de pequenas dimensões que se tornam maiores em razão da pressão do gelo e perma necem maiores durante o degelo quando são preenchidas com água O congelamento subsequente repete o desenvolvimento da pressão e de suas consequências Apesar de a resistência do concreto ao gelo e degelo depender de diversas de suas propriedades como por exemplo resistência da pasta de cimento endurecida extensi bilidade e fluência os principais fatores a serem considerados são o grau de saturação e o sistema de poros da pasta de cimento endurecida A influência geral da saturação é apresentada na Figura 111 abaixo de um valor crítico de saturação o concreto é alta mente resistente ao congelamento 112 e o concreto seco permanece totalmente intacto Em outras palavras caso o concreto nunca venha a estar saturado não existe risco de Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 561 100 D o u u o o o 80 e o o e E 60 O e e o u o ee o u 40 20 o 60 65 li 70 75 80 85 Grau de saturação o o ºo o o ºº º o º 90 95 100 Figura 111 Influência da saturação do concreto sobre sua resistência ao congelamento expressa por um coeficiente arbitrário danos devidos ao gelo e degelo Pode ser ressaltado que mesmo em corpos de prova curados em água nem todo o espaço residual é preenchido com água e de fato essa é a razão para que esse corpo de prova não falhe no primeiro congelamento 118 Uma grande parte do concreto em serviço apresenta secagem parcial pelo menos em alguma etapa de sua vida e em um novo umedecimento esse concreto não irá reabsorver a mesma quantidade de água perdida 119 Portanto é aconselhável permitir que o concreto seque antes da exposição às condições de inverno pois sem esse processo a severidade dos da nos por congelamento irá aumentar Um exemplo da influência da idade em que ocorre o primeiro congelamento sobre os danos no concreto é mostrado na Figura 11 2 113 3 0 ldade no primeiro congelamento 4 horas 25 1fflI Õ 20 ttl1 E ê 15 tttt 16 Llhoras o 10 11J1 e 05 mrrrtr13iij61 horas 05 o 4 8 12 16 20 24 Número de ciclos de gelo e degelo Figura 112 Aumento do volume do concreto submetido ao gelo e degelo em função da idade no primeiro congelamento11 3 562 Propriedades do Concreto O que se entende por valor crítico de saturação Um recipiente fechado com mais de 91 7 de seu volume ocupado por água irá no congelamento encherse de gelo e ficará sujeito à pressão de rompimento Sendo assim o valor de 91 7 pode ser consi derado a saturação crítica em um recipiente fechado Entretanto esse não é o caso de corpos porosos em que a saturação crítica depende do tamanho do corpo de sua ho mogeneidade e da velocidade de congelamento O espaço disponível para a água expul sa deve ser bastante próximo da cavidade onde o gelo está sendo formado sendo essa a base da incorporação de ar Caso a pasta de cimento endurecida seja subdividida por bolhas de ar em camadas suficientemente finas não ocorre a saturação crítica As bolhas de ar podem ser introduzidas pela incorporação de ar tema que será discutido posteriormente neste capítulo Embora a incorporação de ar aumente signi ficativamente a resistência do concreto aos ciclos de gelo e degelo é fundamental que o concreto tenha baixa relação águacimento de modo que o volume dos poros capilares seja pequeno Também é essencial que grande parte da hidratação ocorra antes da ex posição ao congelamento Esse concreto possui baixa permeabilidade e absorve menos água em climas úmidos A Figura 113 mostra o efeito geral da absorção do concreto sobre sua resistência ao gelo e degelo i 199 e a Figura 114 ilustra a influência da relação águacimento sobre o ICO e o 8 7 6 s 4 3 2 o 30 1 çàofina l o 1 oº r K o Absorção após 1 O minutos e a n a o Cimento e A D e o B VD 40 50 60 70 80 90 Número de ciclos Figura 113 Relação entre a absorção do concreto e o número de ciclos de gelo e degelo necessário para causar uma diminuição de 2 na massa do corpo de prova99 Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 563 8000 N 7000 õj l 21 6000 E O 5000 2 e E 4000 l l u 3000 e o ü 2000 O 8 1000 E l z Relação águacimento Figura 114 Influência da relação água cimento sobre a resistência ao gelo e degelo do con creto submetido à cura úmida por 14 dias e então conservado em umidade relativa de 50 por 76 dias 11 11 a resistência ao gelo e degelo de um concreto submetido à cura úmida por 14 dias e posteriormente armazenado ao ar livre com 50 de umidade relativa por 76 dias antes da exposição ao gelo e degelo 111 1 A cura adequada é essencial para reduzir a quantidade de água congelável da pas ta e a Figura 115 apresenta essa situação para um concreto com relação águacimento de 041 A figura também mostra que a temperatura de congelamento diminui com a idade devido ao aumento da concentração de sais na água congelável remanescente Em todos os casos uma pequena quantidade de água congela a O ºC mas isso provavel mente ocorre na água livre superficial do corpo de prova Verificouse que as tempera turas para o início do congelamento da água capilar são aproximadamente 1 ºCaos 3 dias 3 ºCaos 7 dias e 5 ºCaos 28 dias 111 2 Para determinar se um determinado concreto é vulnerável ao congelamento seja devido à expansão da pasta de cimento endurecida ou do agregado é necessário fazer o resfriamento do corpo de prova até a faixa de congelamento e medir sua variação de volume O concreto resistente ao gelo irá apresentar contração quando a água for transferida por osmose a partir da pasta de cimento endurecida para as bolhas de ar mas o concreto vulnerável irá sofrer expansão conforme mostra a Figura 116 564 Propriedades do Concreto 120 2 100 e O o e 80 o o e 60 o a o o O 40 o o Olj e o o 20 Olj Temperatura do concreto ºC Figura 11S Efeito da idade do concreto sobre a quantidade de água congelada em função da temperatura 11 12 o 2 e O o e o u o e a õ O o o lo e Ê iS 20 Contração do concreto resistente ao congelamento 15 10 5 Expansão 1 do concreto i vulnerável ao 1 congelamento 1 o 5 10 15 20 Temperatura ºC Figura 116 Variação de volume de concretos resistentes e vulneráveis ao congelamento 11 Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 565 Esse ensaio de um ciclo é bastante útil 1123 Foi constatado que a expansão máxima no primeiro congelamento apresenta correlação linear com a expansão residual no degelo subsequente esse fato também pode ser utilizado como um indicativo da vulnerabili dade do concreto 1126 A ASTM C 67194 prescrevia um método de ensaio para a determinação da expan são crítica do concreto submetido a ciclos repetidos de duas semanas de congelamento rápido e armazenamento prolongado em água A duração do tempo até a ocorrência da expansão crítica pode ser utilizada para classificar concretos em relação à resistência ao gelo e degelo sob determinadas condições Essa norma foi cancelada Comportamento das partículas de agregado graúdo As considerações sobre a saturação crítica também se aplicam às partículas individuais de agregado graúdo Uma partícula de agregado propriamente dita não será vulnerável se possuir porosidade bastante baixa ou se seu sistema capilar for interrompido por um número suficiente de macroporos Entretanto uma partícula de agregado no concreto pode ser considerada como um recipiente fechado devido à baixa permeabilidade da pasta de cimento endurecida circundante não possibilitar uma movimentação suficien temente rápida da água para os vazios Assim uma partícula de agregado saturada aci ma de 91 7 irá durante o congelamento destruir a argamassa circundante 114 Devese ressaltar que os agregados comuns possuem porosidade entre O e 5 e é aconselhável evitar agregados de porosidade elevada Entretanto o uso desses agregados não resulta necessariamente em deterioração por congelamento De fato os grandes poros presentes no concreto celular e no concreto sem finos provavelmente contribuem para a resistência ao congelamento desses materiais Além do mais mesmo com agregados comuns não foi estabelecida uma relação simples entre a porosidade do agregado e a resistência ao gelo e degelo do concreto Caso uma partícula vulnerável esteja próxima à superficie do concreto em vez da desagregação da pasta de cimento endurecida circundante pode ocorrer um pipocamento O efeito da secagem do agregado antes da mistura sobre a durabilidade do concre to é mostrado na Figura 117 Podese perceber que a presença de agregados saturados em especial de grandes dimensões pode resultar na destruição do concreto havendo ou não ar incorporado nele Por outro lado se o agregado não estiver saturado no momento da mistura ou se for permitida sua secagem parcial após o lançamento e os capilares da pasta estiverem descontínuos não será fácil a ocorrência de uma nova saturação exceto durante um longo período de tempo frio 1u Em uma nova molhagem é a pasta de cimento endurecida que tende a estar mais próxima da saturação do que o agregado visto que a água somente pode alcançar o agregado através da pasta e que a textura mais refinada da pasta possui maior atração capilar Como resultado a pasta de cimento en durecida é mais vulnerável mas ela pode ser protegida pela incorporação de ar A incorporação de ar na pasta de cimento não atenua os efeitos do congelamento nas partículas de agregado graúdo 1192 Apesar disso o agregado deve ser ensaiado em concreto com ar incorporado para eliminar o efeito da durabilidade da pasta de cimen to endurecida circundante Por essa razão a ASTM C 68294 cancelada prescreve a avaliação da resistência ao congelamento do agregado graúdo quando utilizado em concreto com ar incorporado pelo ensaio da ASTM C 67194 cancelada para a deter minação da expansão crítica do concreto sujeito a congelamento 566 Propriedades do Concreto 300 o ü 200 O 2 X E 100 l íJJl em névoa por z o Saturado Seco em estufa e imerso por 96 horas 14 dias e com 76 dias de secagem Seco em estufa Seco em estufa e imerso por 30 minutos Figura 117 Relação entre a condição do agregado antes da mistura e o número de ciclos de gelo e degelo que ocasiona 25 de perda de massa do corpo de prova 11 1º Um ensaio para a expansão por congelamento do agregado isolado é estabelecido pela BS 812 1242009 Embora não seja diretamente aplicável ao agregado no concreto o ensaio pode ser válido para a investigação preliminar de agregados ainda não utiliza dos para a produção de concreto Existe um tipo de fissuração do concreto de superfícies de rodovias pontes e pistas de pouso que está especificamente relacionado ao agregado Esse tipo é denominado fissuraçãoD e consiste no desenvolvimento de fissuras de pequenas dimensões próxi mas às bordas livres das placas mas a fissuração inicial surge nas partes inferiores da placa onde ocorre o acúmulo de água e o agregado graúdo se torna saturado ao nível crítico Dessa forma o que ocorre é essencialmente a ruptura do agregado que com o gelo e degelo cíclico lentamente se torna saturado e causa a ruptura da argamassa circundante1125 A fissuraçãoD pode se manifestar muito lentamente atingindo algu mas vezes o topo da placa somente após 10 ou 15 anos de modo que se torna difícil a verificação do que causou a falha Os agregados associados a esse tipo de fissuração são quase sempre de origem sedimentar podendo ser calcários ou silicosos seixo ou pedra britada Enquanto as características de absorção do agregado são claramente relevantes para a tendência do concreto à fissuraçãoD a absorção de água em si não permite a distinção entre agregados duráveis ou não Os ensaios laboratoriais de gelo e degelo do concreto com determinado agregado resultam em uma boa indicação do provável compor tamento em serviço Caso a expansão após 350 ciclos seja menor do que 0035 a fissuraçãoD não ocorre 1 t 25 Deve ser ressaltado que a mesma rochamatriz resulta em menor fissuraçãoD quando as partículas de agregado são menores ver Figura 118 ou seja a cominuição de um determinado agregado pode reduzir o risco do problema1 t 25 De modo geral as partículas maiores de agregados são mais vulneráveis ao congelamento 11 34Além disso o uso de agregados com grande dimensão máxima ou grande proporção de partículas lamelares é desaconselhável já que podem se formar bolsas de água exsudada na parte inferior das partículas de agregados graúdos É im portante mencionar que a incorporação de ar reduz a exsudação Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 567 008 Dimensão máxima da partícula o 0041i g o Limite de aceitação 100 200 300 400 Número de ciclos de gelo e degelo Figura 118 Relação entre a dimensão máxima da partícula de agregado e a expansão em ensaios laboratoriais de gelo e degelo O critério de ruptura equivalente à expansão de 0035 em 350 ciclos ou menos está indicado 11 25 1 ncorporação de ar Devido à ação deletéria do gelo e degelo envolver a expansão da água no congela mento é lógico esperar que se for possível que o excesso de água escape rapidamente para espaços adjacentes preenchidos com ar não ocorram danos ao concreto Esse é o princípio fundamental da incorporação de ar Entretanto deve ser enfatizado que inicialmente o volume de poros capilares deve ser diminuído pois caso contrário o volume de água congelável excede o volume possível de ser acomodado nos vazios deliberadamente incorporados ao concreto Essa exigência se traduz na necessidade de uma relação águacimento adequadamente baixa que também garanta a resistên cia do concreto de forma que ele resista às forças prejudiciais induzidas pelo con gelamento Conforme o ACI 20l2Ri1n para ser resistente ao gelo e degelo o con creto deve possuir relação águacimento máxima de 050 sendo reduzida para 045 em seções delgadas incluindo tabuleiros de pontes e meiosfios Como alternativa o concreto não deve ser exposto a ciclos de gelo e degelo até que sua resistência tenha alcançado 24 MPa O ar incorporado ao concreto é definido como o ar intencionalmente incorpora do por meio de um agente apropriado Esse ar deve ser claramente distinguido do ar 568 Propriedades do Concreto acidentalmente aprisionado Os dois se diferenciam pela dimensão das bolhas de ar as do ar incorporado possuem tipicamente diâmetro de aproximadamente 50 µm enquanto o ar acidental geralmente forma bolhas muito maiores algumas tão gran des como as conhecidas embora indesejadas que surgem na superfície do concreto nas fôrmas O ar incorporado produz bolhas discretas aproximadamente esféricas na pasta de cimento de modo que não são formados canais para o fluxo da água e a permeabili dade do concreto não é aumentada Os vazios nunca são preenchidos com os produtos de hidratação do cimento já que o gel se forma somente na água A resistência melhorada do concreto com ar incorporado ao ataque por congela mento foi descoberta acidentalmente quando se verificou que o cimento moído com gordura animal adicionada como agente auxiliar de moagem resultou em um concreto mais durável do que aquele sem esse agente de moagem Os principais tipos de agentes incorporadores de ar são a Sais de ácidos graxos derivados de gorduras animal e vegetal e de óleos b Sais alcalinos de resinas de madeira c Sais alcalinos de compostos orgânicos sulfatados e sulfonados Todos esses agentes são tensoativos ou seja são moléculas de cadeias longas que se orientam para reduzir a tensão superficial da água enquanto a outra extremidade da molécula fica direcionada ao ar Dessa forma as bolhas de ar formadas durante a mistura se estabilizam Elas são cobertas por uma capa de moléculas incorporadoras de ar que se repelem prevenindo assim a coalescência e garantindo uma distribuição uniforme do ar incorporado Existem diversos tipos de agentes incorporadores de ar disponíveis na forma de aditivos comerciais mas o desempenho de aditivos desconhecidos deve ser verificado por meio de misturas experimentais A ASTM C 26006 e a BS EN 9342320 bem como a BS EN 93462001 estabelecem requisitos de desempenho dos agentes incorporado res de ar normalmente denominados aditivos Os requisitos essenciais de um aditivo incorporador de ar são que ele produza rapidamente um sistema estável de espuma finamente dividida e que as bolhas individuais resistam à coalescência A espuma não deve exercer nenhum efeito quimicamente nocivo ao cimento O aditivo incorporador de ar normalmente é administrado diretamente na beto neira na forma de solução O controle ao colocar o aditivo na betoneira é importante para garantir uma distribuição uniforme e uma mistura adequada para a formação da espuma Caso outros aditivos também sejam utilizados eles não devem entrar em con tato com o incorporador de ar antes da colocação na betoneira já que a interação entre eles pode influenciar seus desempenhos Os agentes incorporadores de ar também podem ser moídos junto com o cimento mas isso não possibilita flexibilidade no teor de ar do concreto de forma que o uso de cimentos com incorporador de ar em geral é limitado a obras menos importantes N de RT O aditivo incorporador de ar é normalizado pela NBR 117682011 Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 569 Características do sistema de vazios de ar Como a resistência à movimentação de água através da pasta de cimento endurecida não deve ser excessiva a ponto de impedir o fluxo é possível concluir que a água onde quer que esteja deve estar suficientemente próxima a espaços com ar ou seja a bolhas de ar incorporado Assim o requisito fundamental que garante a eficácia do incorpora dor de ar é o limite da distância máxima que a água deve percorrer O fator prático é o espaçamento entre as bolhas de ar ou seja a espessura da pasta de cimento endurecida entre bolhas de ar adjacentes que é o dobro da distância máxima mencionada anterior mente Powers1115 calculou que é necessário um espaçamento médio de 250 µm entre os vazios para que haja uma proteção plena contra a deterioração por congelamento Figura 11 9 Atualmente em geral é recomendado o valor de 200µmt194 Como o volume total de vazios em um determinado volume de concreto influen cia a resistência do concreto ver página 294 concluise que para um determinado espaçamento as bolhas de ar devem ter o menor tamanho possível Suas dimensões dependem em grande parte do processo utilizado para a formação de espuma De fato as bolhas não são todas do mesmo tamanho e é conveniente expressar suas dimensões em termos de superfície específica mm2mm Não se deve esquecer que o ar acidental aprisionado está presente em qual quer concreto seja com ar incorporado ou não e como os dois tipos de vazios não podem ser distinguidos um do outro a não ser por observação direta a superfície 120 100 80 o 60 õ l Cl 40 20 o 100 200 300 400 500 600 Espaçamento entre bolhas µm Figura 119 Relação entre a durabilidade e o espaçamento entre bolhas de ar incorporado111 570 Propriedades do Concreto específica representa um valor médio de todos os vazios em uma determinada pasta de cimento A superfície específica dos vazios em um concreto com ar incorporado de qualidade aceitável varia aproximadamente entre 16 e 24 mm1 mas algumas vezes chega a 32 mm1 Como comparação a superfície específica do ar acidental é inferior a 12 mm11115 A adequação do ar incorporado a um dado concreto endurecido pode ser estima da pelo fator de espaçamento L determinado por um método de ensaio prescrito na ASTM C 457lOa O fator de espaçamento é um índice útil da distância máxima entre qualquer ponto na pasta de cimento endurecida e a região periférica de uma bolha O cálculo do fator é baseado na consideração de que todos os vazios são esferas de mesmo tamanho arranjadas em uma rede cúbica simples O cálculo é estabelecido pela ASTM C 457lOa e requer o conhecimento do teor de ar do concreto utilizando um microscó pio transversal linear para determinar o número médio de seções de bolhas por unidade de comprimento ou a média das cordas que interceptam os vazios e do teor de pasta de cimento endurecida por volume O fator de espaçamento é expresso em milímetros e geralmente um valor não superior a 200 µm é o máximo necessário para a proteção adequada contra o gelo e degelo Pode ser útil citar que a água que durante o congelamento se move para as bolhas de ar retorna para os menores poros capilares da pasta de cimento endurecida durante o degelo Assim a proteção pelo ar incorporado permanece para ciclos repetidos de gelo e degelo 11 17 Um degelo rápido seguido por congelamento não é prejudicial já que a água já está nas bolhas de ar Por outro lado o degelo lento seguido por rápido con gelamento pode não permitir o deslocamento suficiente de água Exigências de ar incorporado A partir da exigência de um espaçamento máximo entre as bolhas de ar é possível cal cular o volume mínimo de ar incorporado na pasta de cimento endurecida Para cada mistura há um volume mínimo de vazios necessário Foi citado por Klieger11 14 que esse volume corresponde a 9 do volume de argamassa Como o volume de pasta de cimen to endurecida em que somente o ar é incorporado varia com o consumo de cimento da mistura o teor de ar necessário do concreto depende das proporções da mistura Na prática a dimensão máxima do agregado é utilizada como parâmetro Para um determinado teor de ar o espaçamento entre as bolhas depende da relação águacimento da mistura conforme mostra a Figura 1110 Especificamente quanto maior for a relação águacimento maior será o espaçamento entre as bolhas e menor será a superfície específica pois as bolhas pequenas coalescem 1142 A estabilidade das bolhas de ar será analisada na página 573 A Tabela 111 apresenta valores típicos da quantidade de ar incorporado necessária para a obtenção do espaçamento de 250 µm para diferentes concretos com base em resultados obtidos por Powers 11 15 Uma superfície específica maior que corresponde a N de RT A NBR 117682011 estabelece como requisito facultativo que o fator de espaçamen to deve ser 0200 mm sendo que a determinação das características dos poros de ar no concreto endurecido somente se aplica quando existir a necessidade de comprovação de resistência a ciclos de gelo e degelo Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 571 Teor de ar real â 200 11I o e õ D 180 1111 E 1601t a o 1401fTt 045 055 065 075 Relação águacimento Figura 111 O Influência da relação águacimento sobre o espaçamento entre bolhas em um concreto com teor médio de ar de 5 11 11 Tabela 111 Teor de ar necessário para o espaçamento entre bolhas de 250 µm 1115 Consumo Teor de ar necessário em do volume de concreto aproximado para uma superfície específica de bolhas mm1 de de cimento do Relação concreto kgm3 águacimento 14 18 20 24 31 445 85 64 50 34 18 390 035 75 56 44 30 16 330 64 48 38 25 13 445 102 76 60 40 21 390 049 89 67 53 35 19 330 76 57 45 30 16 280 64 48 38 25 13 445 124 94 74 50 26 390 109 82 64 43 23 330 066 93 70 55 37 19 280 78 58 46 31 16 225 62 47 37 25 13 572 Propriedades do Concreto bolhas menores é desejável para minimizar o efeito adverso do ar no concreto sobre sua resistência A Tabela 111 indica que para um dado valor de superficie específica de bolhas de ar as misturas mais ricas exigem maior volume de ar incorporado do que as de menor consumo de cimento Entretanto quanto maior for o consumo de cimento do concreto maior será a superficie específica das bolhas para um determinado teor de ar Isso é mostrado na Tabela 112 baseada na ref 1114 Devese destacar que podem ser necessários valores mais elevados para a calda de injeção de bainhas de concreto protendido Os vazios induzidos por alumínio em pó que reage com os álcalis e é utilizado para garantir o completo preenchimento da bai nha são insuficientes para a proteção contra o congelamento A severidade da exposição do concreto influencia o valor do teor de ar especifica do 1192 como mostrado na Tabela 113 em que exposição severa descreve condições em que o concreto pode estar em contato praticamente contínuo com umidade antes do congelamento ou em que são utilizados sais para degelo O teor de ar da argamas sa deve ser de 9 A exposição moderada descreve situações em que o concreto é apenas ocasionalmente exposto à umidade antes do congelamento e em que não são utilizados sais para degelo Nesse caso o teor de ar na argamassa deve ser de 7 Tabela 112 Exemplo da influência do consumo de cimento da mistura sobre a superfície específica dos vazios em um concreto com dimensão máxima de agregado de 19 mm baseada na ref1114 Consumo de cimento kgm Teor ótimo de ar Superfície específica dos vazios mm1 223 307 391 65 60 60 13 17 23 Tabela 113 Teor de ar recomendado para concretos contendo agregados de diferentes dimensões máximas Dimensão máxima de agregado mm 95 125 14 19 25 375 75 150 Teor total de ar recomendado para o concreto em exposição ACI 2012ROl 1192 BS 811011997 Moderada Severa Sujeita a sais para degelo 6 75 7 55 7 6 5 6 5 5 6 45 55 4 35 45 3 4 Substituída pela BS EN 1992112004 Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 573 Admitese uma tolerância de 15 em relação aos valores apresentados na Tabe la 113 Essa tabela também inclui as exigências britânicas que são menos rigorosas do que as estabelecidas pelo ACI 2012R92 1192 Por outro lado as exigências suecas são semelhantes às do ACI 20l2R92 mas a tolerância admitida em condições muito agressivas é de somente 1 1143 Algumas normas não somente especificam o valor máximo do espaçamento entre bolhas mas também o valor mínimo da superfície específica do ar no concreto a fim de garantir a presença de bolhas de ar de pequenas dimensões Isso proporciona maior proteção em relação ao gelo e degelo assim como uma menor perda de resistência de corrente da presença de vazios no concreto Fatores que influenciam a incorporação de ar O volume de ar incorporado em um determinado concreto não depende do volume de ar aprisionado e sim principalmente da quantidade de aditivo incorporador de ar uti lizada Quanto maior for a quantidade de aditivo mais ar será incorporado Entretan to para qualquer aditivo há uma quantidade máxima além da qual não há acréscimo no volume de vazios Para obter o teor desejado de ar incorporado no concreto há uma dosagem re comendada para cada aditivo Contudo a quantidade real de ar que é incorporada é influenciada por vários fatores De modo geral para uma determinada porcentagem de ar incorporado é necessária uma quantidade maior de aditivo nas seguintes condições Quando o cimento é mais fino Quando o cimento possui um baixo teor de álcalis Quando cinza volante é adicionada à mistura sendo maior quanto maior for o teor de carbono na cinza volante Quando o agregado possui elevado teor de material ultrafino ou quando são utilizados pigmentos muito finos Quando a temperatura do concreto é alta Quando a trabalhabilidade da mistura é baixa Quando a água de amassamento é dura Em relação à água pode ser mencionado que a água utilizada para a lavagem de caminhõesbetoneira é muito dura em especial se a mistura usada possuía um aditivo incorporador de ar A dificuldade de incorporação de ar é diminuída caso o aditivo não seja adicionado com a água de lavagem mas com água adicional limpa ou com a areia 1195 Misturas com consumos de cimento elevados de cerca de 500 kgm e com rela ções águacimento muito baixas entre 030 e 032 normalmente utilizadas em concre tos com abatimento baixo destinados à recuperação overlay de tabuleiros de pontes exigem dosagens extremamente altas 1148 O ar incorporado pode ser usado com vários tipos de cimento entretanto obser vamse dificuldades em misturas contendo cinza volante A principal razão para isso é que o carbono presente na cinza volante resultante da queima incompleta pode ab sorver o agente tensoativo reduzindo assim sua eficácia 1138 Consequentemente pode ser necessário um aumento no teor de aditivo mas se o teor de carbono ativo não for uniforme o resultado pode ser um teor de ar variável 574 Propriedades do Concreto Além disso observouse em algumas ocasiões que o ar adequadamente incorpo rado pode se desestabilizar na presença de partículas de carbono na cinza volante o que resulta na diminuição do teor de ar antes do lançamento Isso pode ser decorren te da adsorção das bolhas de ar da mistura sobre as partículas de carbono altamente tensoativas 1138 Foram desenvolvidos aditivos incorporadores de ar especiais contendo elementos polares preferencialmente adsorvidos pelo carbono mas eles não conseguem corrigir as dificuldades a menos que a natureza do carvão permaneça constante 1138 A incorporação de ar pode ser utilizada em concretos com sílica ativa a resistência ao gelo e degelo é garantida pelo tradicional fator de espaçamento inferior a 200 µm 1135 Os aditivos incorporadores de ar podem ser usados em conjunto com outros adi tivos no concreto Quando aditivos redutores de água são utilizados junto com incor poradores de ar em geral é necessária uma menor quantidade de incorporadores para a obtenção de um determinado teor de ar mesmo se o redutor de água não possuir nenhum efeito incorporador de ar em si A explicação está no fato de o ambiente fisico ou químico ser alterado para permitir que o aditivo incorporador de ar funcione de for ma mais efetiva 1127 Deve ser ressaltado que as combinações de alguns aditivos podem ser incompatíveis de modo que sempre devem ser realizados ensaios com os materiais que realmente serão utilizados para a produção do concreto De fato é altamente reco mendada a realização de misturas experimentais prévias para qualquer aditivo incor porador de ar Alguns superplastificantes combinados com determinados címentos e aditivos in corporadores de ar podem produzir um sistema de vazios instável Portanto é funda mental verificar a compatibilidade entre eles 1144 Determinada essa compatibilidade é possível a incorporação de ar em um concreto com superplastificante mas em geral ocorre um pequeno aumento das dimensões das bolhas e consequentemente um au mento do fator de espaçamento 1 i52 Por essa razão é necessário um aumento da dosa gem do aditivo incorporador de ar 1151 Apesar disso em relações águacímento inferio res a 040 os concretos com aditivos superplastificantes apresentam boa resistência ao gelo e degelo quando o fator de espaçamento é um pouco maior do que o normalmente exigido até 240 µm 1uoo De fato as normas canadenses admitem um fator de espaça mento máximo de 230 µm As condições reais de mistura também influenciam o teor de ar resultante e a sequên cia de carregamento dos materiais na betoneira pode ter um ímpacto significativo O ci mento deve ser bem disperso e a mistura deve estar uniforme antes de o aditivo incorpora dor de ar ser adicionado 1146 Caso o tempo de mistura seja muito pequeno o aditivo não se dispersa adequadamente mas um tempo excessivo expulsa gradualmente parte do ar ou seja existe um tempo de mistura ótímo Na prática o tempo de mistura é determinado a partir de outros aspectos em geral de um tempo menor do que o mínímo necessário para a dispersão total do aditivo portanto a quantidade de incorporador de ar deve ser ajusta da de acordo A quantidade de ar incorporado aumenta com a rotação a alta velocidade da betoneira e a agitação até 300 rotações parece resultar somente em uma pequena perda de ar ver Figura 1111 1128 mas após duas horas pode ocorrer a perda de até 20 do ar original 1133 Em alguns casos foram registradas perdas de até 50 1150 Operações de acabamento excessivas podem levar à perda de ar incorporado da região superficial do concreto que é particularmente vulnerável ao gelo e degelo bem como à ação de agentes descongelantes Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 575 150 õj 100 ê o o E 50 o 6cP o º ºP ºo 8J ºo o e u o 200 400 600 800 1000 Número de rotações Figura 1111 Relação entre o teor de ar incorporado e o número de rotações da betoneira Betonadas de 6 m3 foram misturadas a 18 rpm e agitadas a 4 rpm 112 Estabilidade do ar incorporado A garantia de uma porcentagem adequada de ar no concreto fresco não é suficiente As bolhas devem ser estáveis de modo que permaneçam em sua posição quando o concre to endurecer De fato o que é crucial não é o teor total de ar mas o espaçamento entre as pequenas bolhas de ar Podem ocorrer três mecanismos de instabilidade1142 No primeiro durante o trans porte e o adensamento do concreto bolhas grandes se deslocam para cima por meio de flutuação e também em direção às fôrmas laterais e se perdem O efeito sobre a resistência ao gelo e degelo é pequeno e pode até mesmo ser benéfico considerando que a perda de resistência do concreto devida à inclusão de vazios é reduzida O segundo mecanismo envolve o colapso das bolhas por pressão decorrente da tensão superficial que é maior nas bolhas menores com o ar sendo dissolvido na água dos poros A perda dessas bolhas exerce efeito negativo sobre a resistência do concreto ao gelo e degelo Provavelmente esse processo de perda das bolhas menores é inevitável e explica a frequente inexistência de bolhas menores do que cerca de 10 µm1 t42 O terceiro mecanismo consiste na coalescência das bolhas pequenas em bolhas maiores também em consequência da relação entre a solubilidade do ar e a dimensão da bolha A explicação física desse mecanismo é um tanto quanto complexa 1142 A for mação de bolhas maiores e portanto de um maior espaçamento entre as bolhas é prejudicial à resistência do concreto ao gelo e degelo Além do mais devido à pressão em uma bolha maior ser menor do que na bolha original a menor o volume total da bolha coalescida é maior Isso pode explicar por que às vezes o volume de ar incor porado no concreto endurecido é maior do que era no concreto fresco 1142 O volume aumentado total de ar tem efeito negativo sobre a resistência do concreto 576 Propriedades do Concreto No que diz respeito à influência do cimento sobre a estabilidade parece que esta aumenta conforme o aumento do teor de álcalis do cimento1145 A sílica ativa pelo me nos até 10 em cimentos compostos não influencia a estabilidade do sistema de vazios d ll57 ear Na prática a perda de ar ocorre no transporte e durante o adensamento do concre to sendo em geral inferior a l mas ligeiramente maior em concretos de trabalhabili dade elevada Na maioria das vezes as bolhas grandes é que são expulsas de forma que o efeito sobre a resistência do concreto ao gelo e degelo é pequeno Em condições nor mais de bombeamento a perda de ar fica entre l e 151154 Entretanto pode ocorrer uma perda muito maior durante o bombeamento quando a lança é utilizada na posição vertical de modo que o concreto na tubulação pode deslizar para baixo sob a ação da gravidade As bolhas de ar então expandem mas não conseguem se refazer quando o concreto deixa a tubulação Uma solução é oferecer resistência antes da descarga por meio de uma extensão adicional dada por uma mangueira flexível na horizontal1154 Devido à possível perda o teor de ar deve ser determinado no concreto lançado e não somente no ponto de descarga da betoneira Entretanto a determinação na beto neira pode ser útil como uma forma de controle de betonadas Deve ser pontuado que a cura a vapor do concreto com ar incorporado pode resul tar em fissuração incipiente devido à expansão do ar Incorporação de ar por microesferas A principal dificuldade no uso de aditivos incorporadores de ar é que o teor de ar do concreto não pode ser controlado diretamente A quantidade de aditivo é conhecida mas conforme mencionado anteriormente o teor real de ar no concreto endurecido e o espaçamento entre as bolhas de ar são influenciados por diversos fatores Essa dificuldade é evitada se em vez de bolhas de ar forem utilizadas partículas com di mensões adequadas de espuma rígida Essas microesferas plásticas ocas facilmente compressíveis modeladas em microcápsulas de medicamentos são fabricadas1129 Elas têm diâmetro entre 10 e 60 µm que é um intervalo mais estreito do que no caso das bolhas de ar incorporado Consequentemente pode ser utilizado um volume menor de microesferas para a mesma proteção em relação ao gelo e degelo de modo que a perda de resistência do concreto é menor A utilização de 28 de microesferas em relação ao volume de pasta de cimento endurecida resulta em um fator de espaçamento de 70 µm 1129 que é bem menor do que o valor de 250 µm normalmente recomendado para a incorporação de ar A massa específica das microesferas é de 45 kgm e elas melhoram a trabalhabili dade do concreto na mesma proporção do ar incorporado ainda que seu volume total na mistura seja menor A razão para isso é o fato de todas serem pequenas As microesferas estão disponíveis prémisturadas com 90 de água na forma de pasta e são estáveis exceto no caso de concretos misturados por um tempo excessivo Elas não interagem com outros aditivos mas foram registradas falhas no uso com su perplastificantes1153 A principal desvantagem é seu custo elevado portanto sua utiliza ção é restrita a aplicações especiais O uso de materiais particulados altamente porosos como a vermiculita a perlita ou a pedrapomes tt49 embora atraente quando o concreto é extrudado ou tratado a vácuo resulta em uma elevada perda de resistência e é limitado a altas relações águacimento Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 577 Determinação do teor de ar Existem três métodos de determinação do teor total de ar do concreto fresco Como esses métodos de ensaio não conseguem distinguir o ar incorporado das grandes bo lhas de ar aprisionado é importante que o concreto ensaiado esteja adequadamente adensado O método gravimétrico é o mais antigo deles Ele consiste simplesmente na com paração da massa específica do concreto adensado com ar P com a massa específica calculada do concreto de mesmas proporções sem ar p O teor de ar expresso como uma porcentagem do volume total do concreto é l pfp Esse método é abordado pela ASTM C 13809 e pode ser utilizado quando a massa específica do agregado e as proporções da mistura são constantes Não é incomum haver um erro de l no teor de ar calculado Essa margem de erro pode ser esperada da simples experiência de determi nação da massa específica de corpos de prova de concreto nominalmente semelhantes sem ar incorporado No método volumétrico é determinada a diferença entre os volumes de uma amos tra de concreto adensado antes e após o ar ter sido expelido O ar é removido pela manipulação de um recipiente especial constituído de duas partes Nesse processo a amostra é agitada virada girada e sacudida Os detalhes desse ensaio são estabelecidos pela ASTM C 17310 A principal dificuldade está no fato de que a massa de água que substitui o ar é pequena em comparação à massa total do concreto O método é aplicá vel a concretos produzidos com qualquer tipo de agregado O método mais popular e mais adequado para o uso em campo é o método pres sométrico Ele baseiase na relação entre o volume de ar e a pressão aplicada a uma temperatura constante dada pela lei de Boyle Não é necessário saber as proporções da mistura ou outras propriedades dos materiais e quando são utilizados medidores comerciais não é preciso fazer cálculos já que são fornecidas escalas que permitem a leitura direta do percentual de ar Entretanto em altitudes elevadas o medidor deve ser recalibrado O método não é adequado para o uso com agregados porosos ou com concreto leve A Figura 1112 mostra um típico medidor de ar pressométrico Na essência o pro cedimento consiste na observação da diminuição do volume da amostra adensada de concreto quando submetida a uma pressão conhecida A pressão é aplicada por uma pequena bomba como as utilizadas em bicicletas e medida por um manômetro Devi do ao aumento da pressão acima da atmosférica o volume de ar do concreto diminui o que ocasiona uma diminuição do nível da água acima do concreto A leitura do teor de ar pode ser feita diretamente mesmo por um operador não experiente em um tubo graduado que mede a variação do nível de água O ensaio é tratado pelas normas ASTM C 23109b e BS EN 1235072009 e é o método mais preciso e confiável de determinação do teor de ar no concreto Os ensaios devem ser realizados no momento do lançamento do concreto para não considerar o ar perdido no transporte preferivelmente o concreto deveter sido adensa N de RT A NBR 98332008 versão corrigida 2009 estabelece o procedimento para a deter minação da massa específica do rendimento e do teor de ar incorporado do concreto fresco pelo método gravimétrico 578 Propriedades do Concreto t o ºt 1 o ol t t l o 1 1 e o1 oºº J o º Concreto 0 l º o o o o I o io l o oº to 1 o r 0 t J 0 ªe º11f o o a o o l o lo O ofo ºlo 0 I s o Figura 1112 Medidor de ar pressométrico Diminuição do nível de concreto do É importante lembrar que o que é medido é o volume total de ar no concreto e não somente o ar incorporado com as características dos vazios desejadas Por outro lado o conhecimento detalhado do sistema de vazios do concreto endu recido pode ser obtido a partir de seções polidas de concreto por meio de um micros cópio com a técnica transversal linear microscópio de retícula 11 19 ou de um método modificado de contagem de pontos prescrito pela ASTM C 457lOa Ensaios da resistência do concreto ao gelo e degelo Não há métodos normalizados para a determinação da resistência do concreto a ciclos de gelo e degelo que correspondam às situações que podem realmente ocorrer em servi ço Entretanto a ASTM C 66603 2008 prescreve dois procedimentos para a determi nação da resistência do concreto a ciclos rápidos de gelo e degelo e esses procedimentos podem ser utilizados para comparar diferentes concretos No procedimento A o con gelamento e o degelo ocorrem em água No procedimento B o congelamento ocorre ao N de RT Esse método é normalizado no Brasil pela NBR NM 472002 Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 579 ar livre mas o degelo ocorre em água O congelamento do concreto saturado em água é muito mais severo do que ao ar livre ll2l e o grau de saturação do corpo de prova no início dos ensaios também influencia a velocidade de deterioração A norma britânica BS 50752 1982 também prescreve o congelamento em água A deterioração do concreto pode ser determinada por diversos métodos O mais comum é o cálculo da variação do módulo dinâmico de elasticidade do corpo de prova pois a redução do módulo após um número de ciclos de gelo e degelo expressa a dete rioração do concreto Esse método indica os danos antes de eles serem detectados visu almente ou por outros métodos embora existam algumas dúvidas sobre a interpretação da diminuição do módulo após os primeiros ciclos de gelo e degelo 1120 Nos métodos da ASTM é comum serem realizados cerca de 300 ciclos de gelo e degelo ou até que o módulo dinâmico de elasticidade seja reduzido a 60 de seu valor original o que ocorrer primeiro A durabilidade pode então ser determinada como número de ciclos f d d bTd d ator e ura 1 1 a e ao fim do ensaio x porcentagem do módulo original 300 Não há critério preestabelecido para a aceitação ou a rejeição do concreto em relação ao fator de durabilidade Seu valor serve principalmente para a comparação de concre tos diferentes de preferência quando somente uma variável por exemplo o agregado é alterada Entretanto algumas orientações para a interpretação podem ser obtidas do seguinte um fator inferior a 40 indica que o concreto provavelmente não é adequado para a resistência ao gelo e degelo 40 a 60 é o intervalo para concretos com desempe nho discutível acima de 60 o concreto provavelmente é satisfatório e em torno de 100 pode ser esperado um concreto satisfatório Os efeitos do gelo e degelo também podem ser determinados a partir do cálculo da perda de resistência à compressão ou à flexão ou por observações da variação do comprimento 1uo método utilizado pela ASTM C 66603 2008 e pela BS 507521992 ou da massa do corpo de prova Uma grande variação no comprimento é um indício de fissuração interna e o valor de 200 x 106 para ensaios em água representa deteriora ção severa 116o A medida da diminuição da massa do corpo de prova é adequada quando os danos ocorrem principalmente na superficie do corpo de prova mas não é confiável em casos de danos internos Os resultados também dependem da dimensão do corpo de prova Deve ser destacado que caso o dano decorra principalmente de agregados expansivos ele é mais rápido e severo do que quando a pasta de cimento endurecida é deteriorada antes Ainda deve ser dito que os ensaios da ASTM C 66603 2008 são utilizados para avaliar a possibilidade de desenvolvimento da fissuraçãoD devido à instabilidade do agregado graúdo 1136 Outro método de ensaio que determinava a expansão do concreto submetido ao congelamento lento e era prescrito pela ASTM C 67194 cancelada foi citado na pá gina 565 É possível ver que há diversos métodos e maneiras para avaliar os resultados e não é surpresa alguma que a interpretação dos resultados dos ensaios seja dificil Caso o objetivo dos ensaios seja fornecer informações indicativas sobre o comportamento do concreto em situações reais as condições de ensaio não devem ser muito diferentes 580 Propriedades do Concreto das condições de campo A maior dificuldade está no fato de que um ensaio precisa ser acelerado quando é comparado às condições de exposição externas e não se sabe em que nível a aceleração influencia a validade dos resultados Uma diferença entre as condições de laboratório e as condições reais de exposição é que nestas últimas existe a secagem sazonal durante o verão mas com a saturação permanente imposta em alguns métodos laboratoriais todos os vazios podem eventualmente se tornar saturados com a consequente deterioração do concreto De fato provavelmente o fator mais importante que influencia a resistência do concreto a ciclos de gelo e degelo é seu grau de saturação t 1s8 que pode ser aumentado pelo acúmulo de gelo durante o período de congelamento Um exemplo dessa condição de exposição são as águas no Ártico Portanto a duração do período de congelamento em água é importante Uma característica importante dos ensaios da ASTM C 66603 2008 é que o res friamento ocorre a uma velocidade de até 11 ºCh enquanto na prática é mais comum uma velocidade de 3 ºCh Fagerlund 1158 cita que a velocidade máxima de resfriamento do ar externo na Europa é de 6 ºCh Entretanto na ocorrência de radiação com céu limpo em noites de inverno a temperatura superficial do concreto pode diminuir a uma velocidade de 12 ºCh mesmo que a temperatura ambiente diminua a 6 ºCh A influência da velocidade de resfriamento sobre a resistência do concreto a ciclos de gelo e degelo foi demonstrada por Pigeon et al 1159 Conforme apresentado na Figura 11 13 quanto maior é a velocidade de resfriamento menor é o fator de espaçamento necessário para a proteção do concreto 1000 Ê 800 2 o o u o 600 e E O O e 400 o D o if 200 o 2 4 6 8 10 12 Velocidade de congelamento ºCh Figura 1113 Relação entre a velocidade de congelamento e o fator de espaçamento neces sário para a proteção do concreto com relação água cimento de 050 A linha e os pontos representam respectivamente dados das refs 1159 e 1115 Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 581 A vulnerabilidade do concreto em serviço com relação águacimento menor do que 050 ao gelo e degelo depende do grau de hidratação da pasta de cimento já que é necessário tempo para ser formada uma estrutura de poros densa O procedimento tra dicional da ASTM C 66603 2008 estabelece ensaios na idade de 14 dias o que pode ser muito cedo Entretanto o método de ensaio admite que outra idade seja escolhida Deve ser mencionado que alguns ensaios acelerados de gelo e degelo resultam na destruição de um concreto que na prática poderia ser satisfatório1122 Entretanto a capacidade do concreto de suportar um número considerável de ciclos de gelo e degelo em laboratório como por exemplo 150 provavelmente é um indício de elevado nível de durabilidade em condições de serviço Os ensaios da ASTM C 66603 2008 contu do mostram uma elevada dispersão no intervalo médio de durabilidade Embora não haja uma relação simples entre o número de ciclos de gelo e degelo em um ensaio e no concreto em condições reais é interessante mencionar que na maior parte dos Estados Unidos ocorrem mais de 50 ciclos por ano O número de ciclos de gelo e degelo a que um elemento específico de concreto será exposto em condição de serviço não é determinado facilmente Os registros da tempe ratura do ar são inadequados Por exemplo a situação é complicada em um dia enso larado parcialmente nublado A temperatura da superfície do concreto diretamente exposta ao sol pode ser 10 ºC mais elevada do que a temperatura do ar Quando o céu está coberto por nuvens ocorre o resfriamento do concreto1196 Dessa forma podem ocorrer diversos ciclos de gelo e degelo durante o dia Esses eventos são influenciados pelo ângulo de incidência da radiação solar de modo que no Hemisfério Norte a ex posição para o sul pode ser mais prejudicial Essas variações rápidas de temperatura na superfície do concreto também podem provocar gradientes de temperatura preju diciais1196 Deve ser mencionado que em algumas regiões do Hemisfério Norte ocorre somente um ciclo de gelo e degelo por ano com duração de seis meses Efeitos adicionais da incorporação de ar O objetivo original da incorporação de ar era produzir um concreto resistente ao gelo e degelo Essa ainda é a razão mais comum para tal procedimento mas existem alguns outros efeitos da incorporação de ar sobre as propriedades do concreto alguns benéfi cos e outros não Um dos mais importantes é a influência dos vazios sobre a resistência do concreto em todas as idades Deve ser lembrado que a resistência do concreto é uma função direta de sua massa específica e que os vazios originados do ar incorporado irão afetar a resistência da mesma forma que os vazios de qualquer outra origem A Figura 1114 mostra que com a adição de ar à mistura sem nenhuma outra alteração nas pro porções da mistura a diminuição da resistência do concreto é proporcional ao volume de ar presente Foi considerado um intervalo de até 8 de ar razão pela qual a parte curvada da relação entre resistência e vazios não está visível ver Figura 41 É possível observar na Figura 1114 que a origem dos vazios é irrelevante para a relação entre resistência e vazios conforme mostra a linha tracejada para os vazios decorrentes do adensamento inadequado e a contínua para os vazios decorrentes do ar incorporado O intervalo de ensaios abrangeu concretos com relações águacimento entre 045 e O 72 e isso mostra que a perda de resistência expressa como uma fração da resistência do con creto de ar incorporado não depende das proporções da mistura A diminuição média 582 Propriedades do Concreto o 20 11t t o O o o a 30 1 1 e ã i5 Ar resultante de adensamento incompleto 50 o 2 4 6 8 Teor de ar Figura 1114 Efeitos do ar incorporado e do ar aprisionado sobre a resistência do concreto 11ª de resistência à compressão chega a 55 para cada ponto percentual de ar presente1118 O efeito sobre a resistência à flexão é bem menor A relação entre o volume de vazios no concreto e a diminuição da resistência foi confirmada por Whiting et al 1 t 55 Deve ser ressaltado que a resistência é influenciada pelo volume total de todos os vazios presentes ou seja do ar aprisionado do ar incorporado dos poros capilares e dos poros de gel Quando há ar incorporado no concreto o volume total de poros capilares é menor devido a parte do volume bruto da pasta de cimento endurecida ser constituída pelo ar incorporado Esse não é um fator desprezável tendo em vista que o volume de ar incorporado representa uma proporção significativa do volume bruto da pasta de cimento endurecida Por exemplo constatouse que os poros capilares ocupam 13 1 do volume de um concreto de proporções 1 3442 com relação águacimento igual a 080 aos sete dias de idade Em um concreto de mesma trabalhabilidade com ar incorporado proporções 1 3042 e relação águacimento de 068 os poros capilares ocupam IO 7 mas o volume de ar incorporado e aprisionado é de 68 em vez dos 23 do concreto original 1124 Essa é uma das razões pelas quais a incorporação de ar não causa tanta perda de resistência quanto seria de esperar mas a razão mais importante é que a incorpora ção de ar traz importantes beneficios à trabalhabilidade do concreto Como resultado disso para manter a trabalhabilidade constante a adição de ar incorporado pode ser Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 583 acompanhada de uma redução da relação águacimento em comparação a um concreto semelhante sem ar incorporado Para misturas de consumo de cimento muito baixo por exemplo com relação agregadocimento superior a 8 e em especial quando são uti lizados agregados angulosos a melhora da trabalhabilidade devida à incorporação de ar é tal que a consequente diminuição da relação águacimento compensa plenamente a diminuição da resistência associada à presença dos vazios No caso de estruturas de grandes dimensões em que frequentemente o desenvolvimento do calor de hidratação e não a resistência é o principal aspecto a incorporação de ar possibilita o uso de misturas com baixos consumos de cimento e portanto uma menor elevação de tempe ratura Em concretos com consumo de cimento elevado o efeito da incorporação de ar sobre a trabalhabilidade é menor de modo que a diminuição da relação águacimento é pequena e ocorre uma perda de resistência Em termos gerais a incorporação de 5 de ar aumenta o fator de compactação do concreto em cerca de 003 a 007 e o abatimento de 15 a 50 mm ius mas os valores reais variam de acordo com as propriedades da mis tura A incorporação de ar também é eficaz na melhora da trabalhabilidade de misturas ásperas produzidas com agregados leves A razão para a melhora da trabalhabilidade com o uso de ar incorporado prova velmente se deve ao fato de as bolhas de ar mantidas esféricas pela tensão superficial atuarem como um agregado miúdo de atrito superficial muito baixo e de considerável elasticidade A incorporação de ar ao concreto faz com que ele se comporte como se houvesse excesso de areia e por esse motivo a adição de ar incorporado deve ser acom panhada pela redução do teor de areia Essa alteração possibilita uma redução adicio nal da quantidade de água do concreto ou seja outra compensação para a perda de resistência devida à presença de vazios É interessante destacar que a incorporação de ar influencia a consistência ou a mobilidade da mistura de forma qualitativa podendo ser dito que a mistura fica mais plástica de modo que para a mesma trabalhabilidade medida pelo fator de com pactação por exemplo o lançamento e o adensamento da mistura com ar incorpora do ficam mais fáceis em relação àquela sem ar incorporado A presença de ar incorporado também é benéfica na redução da exsudação As bolhas de ar aparentemente mantêm as partículas sólidas em suspensão de forma que a sedimentação é reduzida e a água não é expelida Por essa razão a permeabilidade e a formação de nata também são reduzidas o que resulta em uma maior resistência ao gelo e degelo da camada superior de uma laje ou de uma camada de lançamento Isso é importante para o efeito benéfico da incorporação de ar sobre a ação destrutiva dos agentes descongelantes A incorporação de ar reduz a segregação durante o manuseio e o transporte devido à mistura ser mais coesa mas a segregação decorrente do excesso de vibração ainda pode ocorrer pois nessa condição as bolhas de ar são expelidas A adição de ar incorporado diminui a massa específica do concreto e possibilita obter mais do cimento e do agregado Esse aumento de rendimento é uma vantagem econômica mas é contrabalançada pelos custos do aditivo incorporador de ar e das operações associadas Efeitos de agentes descongelantes Superficies horizontais como placas de pavimentos rodoviários e tabuleiros de pontes que ficam sujeitos a gelo e degelo são frequentemente tratadas com agentes descon 584 Propriedades do Concreto gelantes para remover neve e gelo Esses agentes têm efeito negativo sobre o concreto resultando em descamação do concreto e eventualmente em corrosão da armadura Este último assunto será tratado adiante neste capítulo Os sais mais comumente utilizados são o NaCl e o CaC12 que tem maior custo Os sais produzem pressão osmótica e causam a movimentação da água em direção à camada superior da placa quando ocorre o congelamento 114 o que ocasiona pressão hidráulica 1192 Assim a ação é semelhante ao gelo e degelo comum mas é mais severa De fato os danos causados pelos agentes descongelantes são principalmente de na tureza física 1113 e não química independentemente de o descongelante ser ou não orgânico ou um sal 1131 Entretanto há também uma possibilidade de ocorrer lixiviação do CaOHi que possui maior solubilidade em solução de cloretos do que em água t 132 o que torna possível a formação de cloroaluminatos na molhagem e secagem 1132 A sequência a seguir foi sugerida por Mather 1130 O agente descongelante derre te a neve ou o gelo com a água resultante sendo frequentemente represada pelo gelo adjacente A água na realidade é uma solução salina possuindo portanto um ponto de congelamento mais baixo Parte dessa solução é absorvida pelo concreto que pode então se tornar saturado Com mais fusão de gelo a água de degelo vai ficando mais diluída até que seu ponto de congelamento se eleve a aproximadamente o ponto de congelamento da água ocorrendo assim um novo congelamento Desse modo o gelo e degelo ocorre na mesma frequência que sem a utilização de agentes descongelantes ou até mesmo com maior frequência devido à camada de gelo potencialmente isolante ter sido destruída Consequentemente podese dizer que os agentes descongelantes au mentam a saturação e possivelmente também aumentam o número de ciclos de gelo e degelo Uma constatação indireta desse comportamento decorre do fato de que a maior deterioração ocorre quando o concreto é exposto a concentrações relativamente baixas de sais soluções de 2a41113 Figura 1115 5 ci 4 e l o lo 3 o a o I I 2 O o O o lo e 1 o 4 8 12 16 Concentração de CaCl2 Figura 111 5 Efeito da concentração de CaCl 2 sobre a descamação do concreto sem ar in corporado após 50 ciclos de gelo e degelo sem remoção da solução13 A extensão da desca mação superficial é classificada de O sem descamação a 5 descamação severa Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 585 Um fator adicional que contribui para a deterioração do concreto é a súbita que da na temperatura do concreto abaixo da superficie quando o gelo se funde e retira o calor latente Esse é um tipo de choque térmico que pode resultar em um congelamen to muito rápido A incorporação de ar torna o concreto muito mais resistente à descamação super ficial ao mesmo tempo que garante a resistência ao gelo e degelo sem o uso de agentes descongelantes O concreto não deve possuir relação águacimento superior a 040 e deve ter um consumo de cimento mínimo de 310 kgm 1156 Os concretos de alta resis tência possuem muito boa resistência à descamação 1161 Diversos ensaios sobre a descamação por sais mostraram que a extensão da dete rioração é sensível ao procedimento adotado Por exemplo a secagem ao ar do concreto após a cura úmida mas antes da exposição aos ciclos aumenta a resistência à desca mação superficial 113 1 Entretanto a secagem deve ser precedida por uma cura úmida que dure o suficiente para que a pasta de cimento sofra uma hidratação significativa Por esse motivo a concretagem deve ser realizada em uma época do ano em que seja possível a aplicação de uma cura adequada seguida por um período de secagem A exsudação excessiva e a formação de nata devem ser evitadas Os danos mais severos ocorrem quando o concreto está sujeito a ciclos alternados de gelo e degelo em que a solução descongelante permanece na superficie do concreto em vez de ser substituída por água pura antes de cada novo congelamento 1113 Por outro lado se o líquido for removido da superfície do concreto antes do novo congelamento não ocorrerá descamação mesmo em concretos sem ar incorporado 1113 A resistência do concreto aos agentes descongelantes pode ser verificada com o método de ensaio da ASTM C 67203 em que corpos de prova são submetidos a ciclos de gelo e degelo enquanto cobertos por uma solução de cloreto de cálcio seguidos por descongelamento ao ar A verificação da descamação é feita visualmente Como os cloretos que penetram na armadura resultam em sua corrosão o uso de agentes descongelantes isentos de cloretos é preferível Um desses é a ureia que en tretanto contamina a água e é menos eficaz na remoção do gelo O acetato de cálcio e magnésio é eficaz embora seja de ação lenta mas é bastante caro Certa proteção do concreto contra a ação deletéria dos agentes descongelantes pode ser obtida por selagem do concreto com óleo de linhaça Esse óleo diluído em partes iguais em querosene ou em álcool mineral é aplicado na superficie do concreto que deve estar seca em duas demãos O óleo diminui a velocidade de ingresso da solução descon gelante mas não sela a superfície do concreto de modo que a evaporação seja prevenida O óleo de linhaça escurece a superfície do concreto e uma aplicação não uniforme pode produzir uma superfície de má aparência Após alguns anos uma nova selagem é necessá ria Também podem ser utilizados silano e siloxano mas esse é um assunto especializado Ataque por cloretos 1 O ataque por cloretos é diferente devido ao fato de que o ponto de ação principal é a corrosão da armadura e é somente em consequência da corrosão que o concreto circundante é danificado A corrosão das armaduras é uma das principais causas da 1 As seções sobre o ataque à armadura por cloretos foram em grande parte publicadas na ref 1137 586 Propriedades do Concreto deterioração de estruturas de concreto armado em diversos locais Um tópico abran gente sobre a corrosão do aço bem como de outros metais embutido no concreto ver ACI 222R89 1182 está fora do escopo deste livro portanto a discussão será limitada às propriedades do concreto que influenciam a corrosão com ênfase no transporte de íons cloreto através do concreto no cobrimento da armadura Apesar disso uma breve descrição do mecanismo de corrosão induzida por clore tos é útil para a compreensão do processo envolvido Mecanismo de corrosão induzida por cloretos A camada passivada protetora sobre a superfície do aço embutido no concreto foi men cionada na página 518 Essa camada que é formada logo após o início da hidratação do cimento consiste em yFe20 3 firmemente aderido ao aço Enquanto esse filme de óxido estiver presente o aço permanecerá intacto Entretanto os íons cloreto destroem o filme e na presença de água e de oxigênio ocorre a corrosão Os íons cloreto foram descritos por Verbeck1163 como um destruidor único e específico Pode ser válido acrescentar que garantindo que a superfície da armadura esteja isenta de óxido de ferro solto condição sempre especificada a presença desse óxido ferrugem no momento em que a armadura é envolta pelo concreto não influencia a corrosão 1178 Uma breve descrição do fenômeno da corrosão será apresentada a seguir Quan do existe uma diferença de potencial elétrico ao longo do aço no concreto é formada uma célula eletroquímica São formadas regiões anódica e catódica conectadas pelo eletrólito na forma da água de poros da pasta de cimento endurecida Os íons fer rosos positivamente carregados Fe no ânodo passam para a solução enquanto os elétrons livres negativamente carregados e passam pelo aço até o cátodo onde são absorvidos pelos constituintes do eletrólito e combinamse com a água e o oxigê nio formando íons hidroxila OHr Estes por sua vez passam através do eletrólito e combinamse com os íons ferrosos formando hidróxido ferroso que é convertido pela oxidação posterior em hidróxido férrico ferrugem ver Figura 1116 As reações envolvidas são as seguintes reações anódicas Fe Fe 2e Fe 20Hf FeOH2 4FeOH2 2Hp 0 2 4FeOH3 reações catódicas 4e 02 2HP 40Hr hidróxido ferroso hidróxido férrico É possível perceber que o oxigênio é consumido e a água é regenerada mas é neces sária para dar continuidade ao processo Sendo assim não há provavelmente corrosão em concretos secos em umidade relativa inferior a 60 Também não ocorre corrosão no concreto totalmente imerso em água exceto quando a água pode carregar ar pela ação de ondas por exemplo A umidade relativa ótima para a corrosão fica entre 70 e 80 e em umidades relativas mais altas a difusão de oxigênio no concreto é conside ravelmente menor Pites Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 587 ZZZZdZZZZZZTZZZZZ222ZZZZZVZZZZZ l o J o o o o o o J o 0 0 º 0 D º º º D ºo oº º º ºo oº ºo o o o o o o o o 0 o Figura 1116 Representação esquemática da corrosão eletroquímica na presença de cloretos As diferenças de potencial eletroquímico podem decorrer de diferenças no ambien te do concreto como por exemplo quando uma parte dele está permanentemente sub mersa em água do mar e a outra parte está exposta a molhagem e secagem periódicas Uma situação semelhante pode ocorrer quando existe uma diferença significativa na espessura do cobrimento de uma armadura que esteja eletricamente conectada Tam bém se formam células eletroquímicas pela variação da concentração salina da água dos poros ou pelo acesso não uniforme ao oxigênio A camada passivadora deve ser penetrada para que ocorra o início da corrosão Os íons cloreto ativam a superfície do aço para a formação de um ânodo com a camada de passivação sendo o cátodo As reações envolvidas são Fe 2cr FeC12 FeC12 2Hp FeOH2 2HCI Portanto o cr é regenerado de forma que a ferrugem não contém cloretos embora seja formado cloreto ferroso em uma etapa intermediária Como a célula eletroquímica exige uma ligação entre o ânodo e o cátodo pela água dos poros bem como pela armadura em si o sistema de poros da pasta de ci mento endurecida é o principal fator influente sobre a corrosão Em termos elétricos é a resistência da conexão através do concreto que controla o fluxo da corrente A resistividade do concreto é bastante influenciada por seu teor de umidade pela com posição iônica da água dos poros e pela continuidade do sistema de poros da pasta de cimento endurecida Existem duas consequências da corrosão da armadura A primeira é que os pro dutos da corrosão ocupam um volume muitas vezes maior do que o aço original de modo que sua formação resulta em fissuração caracteristicamente paralela à armadu ra descamação e delaminação do concreto ver Figura 1117 Isso facilita o ingresso de agentes agressivos na armadura o que faz ocorrer um aumento da velocidade de 588 Propriedades do Concreto o o o o D º o o Armadura o º o o D º D o o o o o o o o º o o o o o o Armadura oJ D ioºoº Ô 0 J D i o º p º º º º º º 111 P o o º of ºº n Armadura Q Fissuração o o oº O Oo Descamação o j o o C Delaminação Figura 1117 Representação esquemática das deteriorações induzidas pela corrosão fissu ração descamação e delaminação corrosão A segunda é que o progresso da corrosão no ânodo reduz a área da seção transversal do aço diminuindo assim sua capacidade resistente Em relação a isso deve ser mencionado que a corrosão induzida por cloretos é altamente localizada em um pequeno ânodo o que leva à corrosão puntiforme corrosão por pites Quando o suprimento de oxigênio é severamente limitado pode ocorrer a corrosão em baixa velocidade Os produtos da corrosão que são menos volumosos do que nas condições normais podem se deslocar para os vazios do concreto sem o progressivo desenvolvimento da fissuração ou da descamação Cloretos no concreto Os cloretos podem estar presentes no concreto por terem sido incorporados à mistura por meio do uso de agregados contaminados ou de água do mar ou água salobra ou pelo uso de aditivos que contêm cloretos Nenhum desses materiais deve ser admitido em concreto armado e as normas em geral prescrevem limites rigorosos em relação ao teor de cloreto no concreto proveniente de qualquer fonte Por exemplo a BS 8110 1 1997 limita o teor total de cloretos no concreto armado a 040 da massa de cimento O mesmo limite é estabelecido pela norma europeia BS EN 2061 2000 atual BS EN Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 589 199212004 A abordagem do ACI 3180ii56 é considerar somente os íons cloreto solúveis em água Com base nesse critério o teor de cloretos em concreto armado é limitado a O 15 da massa de cimento Os dois valores não são significativamente dife rentes entre si devido aos cloretos solúveis em água serem somente uma parte do teor total de cloretos ou seja os cloretos livres na água dos poros A distinção entre cloretos livres e fixados será analisada na página 592 mas a esta altura pode ser destacado que o teor total de cloretos é determinado como o teor de cloretos solúveis em ácido pela ASTM C 115204 e pela BS 18811241988 Na presença de alguns aditivos a titulação potenciométrica resulta em um maior teor de cloretos do que o avaliado por meio da alteração de coloração Existem diversas técnicas para a determinação do teor de clo retos solúveis em água O cimento Portland como uma possível fonte de cloretos do concreto contém so mente uma pequena quantidade de cloretos geralmente menos do que 001 da mas sa Entretanto a escória granulada de altoforno pode conter um teor de cloretos sig nificativo caso seu processamento envolva o resfriamento com água do mar 1192 A água potável pode conter 250 ppm de íons cloreto e com uma relação águacimento de 040 essa água poderia contribuir com a mesma quantidade de íons cloreto que o cimento Portland Em relação ao agregado a BS 882 1992 cancelada apresenta orientações so bre o teor máximo de cloretos O atendimento a essas orientações provavelmente satis faz os requisitos para os concretos estabelecidos pela BS 53281 1997 cancelada e pela BS 81101 1997 atual Eurocode 22004 Para o concreto armado o teor de cloretos do agregado não deve ser maior do que 005 da massa total de agregado sendo redu zido para 003 quando for utilizado o cimento resistente a sulfatos Para o concreto protendido o valor é de 001 Os limites para as impurezas na água são fornecidos pela BS EN 10082002 e pela ASTM C 160206 Os diversos limites em relação aos cloretos citados nesta seção são em geral con servadores de modo que o atendimento a eles deve garantir que não ocorra a corrosão induzida por cloretos a menos que mais cloretos ingressem no concreto em serviço O ponto de vista de que esses limites são conservadores é contestado por Pfeifer 114o N de RT A NBR 126552015 versão corrigida 2015 estabelece os teores máximos de íons cloreto para a proteção das armaduras de concreto Os teores são apresentados como porcenta gens da massa de cimento Os valores são concreto protendido 005 concreto armado exposto a cloretos nas condições de serviço da estrutura 015 concreto armado não exposto a cloretos nas condições de serviço 030 e concreto armado em condições brandas de exposição seco ou protegido da umidade nas condições de serviço 040 N de RT A NBR 7211 2009 estabelece os teores máximos de cloretos em agregados miú dos e graúdos para concreto simples 02 concreto armado 01 e concreto protendido 001 Segundo a norma agregados que possuam teores de cloretos maiores do que os citados podem ser utilizados em concreto desde que o teor total cloretos provenientes de todos os com ponentes não seja maior do que os valores estabelecidos pela NBR 126552015 versão corrigida 2015 exceto para o concreto protendido em que o limite é 006 N de RT A NBR 1590012009 estabelece os teores máximos de cloreto em água de amassa mento para concreto protendido 500 mgL concreto armado 1000 mgL e concreto simples 4500 mgL 590 Propriedades do Concreto 1 ngresso de cloretos O problema do ataque por cloretos normalmente ocorre quando os íons cloreto ingres sam de fora Uma das causas pode ser o ingresso de sais descongelantes tema discutido na página 584 Outra fonte de íons cloreto particularmente importante é a água do mar em contato com o concreto Os cloretos também podem se depositar sobre a su perfície do concreto na forma de gotículas de água do mar elevadas por turbulência e transportadas pelo vento ou na forma de poeira transportada pelo ar que poste riormente é umedecida pelo orvalho É válido destacar que os cloretos transportados pelo ar podem se deslocar por grandes distâncias Já foram relatadas distâncias de até 2 km ll75 mas deslocamentos ainda maiores são possíveis dependendo do vento e da topografia A configuração das estruturas também influencia a movimentação de sais transportados pelo ar pois quando ocorrem redemoinhos os sais podem alcançar su perficies de concreto não voltadas para o mar Águas freáticas salobras em contato com o concreto também podem ser uma fonte de cloretos Embora ocorra raramente pode ser mencionado que os cloretos podem ingressar no concreto a partir da conflagração de matérias orgânicas que contenham cloretos É formado ácido clorídrico que se deposita na superficie do concreto onde reage com os íons cálcio da água dos poros o que pode ocasionar em seguida o ingresso dos íons cloreto 1183 Independentemente de sua origem externa os cloretos penetram no concreto pelo transporte de água que contém os cloretos bem como pela difusão dos íons na água e por absorção O ingresso repetido ou prolongado pode com o tempo resultar em uma elevada concentração de íons cloreto na superfície da armadura Quando o concreto está permanentemente submerso os cloretos ingressam até uma profundidade considerável mas a menos que haja oxigênio no cátodo não ocorrerá corrosão No concreto que está eventualmente exposto à água do mar e algumas vezes seco o ingresso de cloretos é progressivo A seguir será apresentada uma situação que ocorre com frequência em estruturas situadas em regiões litorâneas de tempo quente O concreto seco recebe água do mar por absorção e sob algumas condições pode continuar com esse processo até se tornar saturado Caso a condição externa mude para seca a direção da movimentação de água é revertida e a água evapora para o ambiente através das extremidades abertas dos poros capilares Entretanto é somente a água pura que evapora ou seja os sais permanecem Dessa forma a concentração de sais na água remanescente no concreto aumenta próximo à superficie do concreto O gradiente de concentração assim estabelecido direciona os sais da água perto da superfície do con creto para as regiões de baixa concentração ou seja para o interior Esse transporte é feito por difusão Dependendo da umidade relativa externa e da duração do período de secagem é possível que a maior parte da água da região externa do concreto evapore de modo que a água remanescente no interior se torne saturada com sal e que o excesso de sais precipite na forma de cristais Pode ser visto então que a água se move para a parte externa e o sal se move para a parte interna O próximo ciclo de molhagem com água salgada irá trazer mais sal para a solução presente nos poros capilares O gradiente de concentração agora é diminuído do interior para o exterior a partir de um pico de valor a uma determinada profun Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 591 didade desde a superfície do concreto e alguns sais podem se difundir em direção à superfície do concreto Entretanto se o período de molhagem for curto e a secagem re começar rapidamente o ingresso de água salgada irá carrear os sais bem para dentro do concreto A secagem subsequente irá remover a água pura deixando os sais para trás O alcance exato da movimentação de sais depende da duração dos períodos de molhagem e secagem Deve ser relembrado que a molhagem do concreto ocorre muito rapidamente e que a secagem é bem mais lenta sendo que o interior do concreto nunca seca plenamente Também deve ser destacado que a difusão de íons durante períodos úmidos é bastante lenta É visível então que o ingresso progressivo de sais em direção à armadura ocorre sob molhagem e secagem alternadas sendo estabelecido um perfil de cloretos como o apresentado na Figura 1118 O perfil é determinado pela análise química de amostras de pó obtidas por perfurações crescentes a várias profundidades medidas a partir da superfície Algumas vezes existe uma menor concentração de cloretos nos 5 mm ou algo próximo a isso mais externos do concreto onde ocorre uma rápida movimentação de água de modo que os sais são rapidamente conduzidos por pequenas distâncias no interior do concreto O teor máximo de íons cloreto na água dos poros pode ser maior do que a concentração na água do mar fato que foi observado após lO anos de exposi ção1 171 O aspecto crucial é que com o passar do tempo uma quantidade suficiente de íons cloreto irá atingir a superfície da armadura O que é uma quantidade suficiente será discutido na seção seguinte Conforme recémmencionado o ingresso de cloretos no concreto é altamente in fluenciado pela sequência exata de molhagem e secagem Essa sequência varia de local para local dependendo da movimentação do mar e do vento da exposição ao sol e da utilização da estrutura Dessa forma até mesmo diferentes partes da mesma estrutura 10 Õ 08 2 i o ü 6 O i 04 02 o 20 40 60 80 100 Distância da superfície mm Figura 1118 Exemplo de perfil do teor total de íons cloreto expresso como uma porcen tagem da massa de cimento Os pontos mostram médias para incrementas de 1 O ou 20 mm 592 Propriedades do Concreto podem ter diferentes padrões de molhagem e secagem Isso explica a razão pela qual algumas vezes existe uma variação considerável na extensão da deterioração por cor rosão na mesma estrutura Não são somente a secagem e a molhagem da região superficial do concreto que influenciam o ingresso de cloretos A secagem até uma grande profundidade possibi lita que a molhagem subsequente leve os cloretos bem para o interior do concreto o que acaba acelerando o ingresso de íons cloreto Por essa razão o concreto em zonas de maré onde o período de secagem é curto é menos vulnerável à corrosão do que o concreto da região de respingos onde a molhagem somente pode ocorrer com maré alta ou com ventos fortes O mais vulnerável de todos é o concreto que é molhado por água do mar apenas ocasionalmente como acontece nas regiões em volta de postes de amarração de navios onde cordas úmidas são enroladas ao redor de hidrantes que utilizam água do mar ou em áreas industriais que estão sujeitas à molhagem periódica com água do mar mas que em outros momentos ficam expostas aos efeitos da secagem do sol e da alta temperatura Limites do teor de cloretos Foi mencionado anteriormente que para que a corrosão se inicie deve haver uma con centração mínima de íons cloreto na superficie do aço Entretanto não existe um limite universalmente válido No que diz respeito aos cloretos incorporados à mistura origi nal a concentraçãolimite foi analisada na página 589 É válido acrescentar que apre sença de uma determinada quantidade excessiva de cloretos na mistura original resulta em uma ação mais agressiva a velocidade de corrosão é maior do que quando a mesma quantidade de cloretos ingressa no concreto em serviço 1164 Na análise dos cloretos que ingressaram no concreto em serviço é ainda mais di ficil estabelecer um limite de concentração de íons cloreto abaixo do qual não ocorra corrosão Esse limite depende de vários fatores sendo que muitos deles ainda não são totalmente compreendidos Além do mais a distribuição de cloretos dentro da pasta de cimento endurecida não é uniforme conforme mostram os perfis de cloretos de estru turas reais Para fins práticos a prevenção da corrosão está no controle do ingresso de cloretos pela espessura do cobrimento da armadura e pela penetrabilidade do concreto em tal cobrimento Embora em certas circunstâncias possa haver um teorlimite de cloretos para a corrosão ser iniciada seu progresso depende da resistividade da pasta de cimento en durecida que varia de acordo com a umidade e com a disponibilidade de oxigênio que por sua vez é influenciada pela imersão do concreto Em todo caso não é o teor total de cloretos que importa para a corrosão Uma parte dos cloretos está quimicamente fixada estando incorporada aos produtos de hi dratação do cimento Outra parte dos cloretos está fixada fisicamente tendo sido ad sorvida na superficie dos poros de gel Somente uma terceira parte dos cloretos a dos cloretos livres está disponível para a reação agressiva com o aço Entretanto a dis tribuição dos íons entre as três formas não é constante já que existe uma situação de equilíbrio de modo que sempre existirão cloretos livres na água dos poros Conclui se então que somente os íons cloreto que excedem esse equilíbrio podem ser fixados Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 593 Fixação dos íons cloreto A principal forma de fixação dos íons cloreto é pela reação com o C3A formando clo roaluminato de cálcio 3CaOAl20 3CaC12lOH20 algumas vezes denominado sal de Friedel Uma reação semelhante com o C4AF resulta no cloroferrato de cálcio 3Ca0 Fe20 3CaC12lOH20 É possível concluir que quanto maior for o teor de C3A e tam bém quanto maior for o consumo de cimento da mistura maior será a quantidade de íons cloreto que podem ser fixados Por essa razão consideravase que cimentos com elevado teor de C3A eram propícios à boa resistência à corrosão Isso pode ser verídico quando os cloretos estão presentes no momento da mistura situação que não deve ser admitida devido à possibilidade de sua rápida reação com o C3A Entretanto quando os íons cloreto ingressam no concreto uma quantidade menor de cloroaluminatos é formada e em determinadas condições futuras eles podem se dissociar liberando os íons cloreto para restabelecer os que foram removidos da água dos poros pelo transporte para a superficie do aço Um fator adicional para a decisão do teor de C3A desejável no cimento é a pos sibilidade de ataque por sulfatos em algumas partes não sujeitas ao ingresso de água do mar de uma determinada estrutura Conforme mencionado na página 77 a resis tência a sulfatos requer um baixo teor de C3A no cimento Por essas diversas razões atualmente considerase que um cimento de resistência moderada a sulfatos Tipo II ofereça o melhor equilíbrio No caso de cimentos contendo escória granulada de altoforno foi sugerido que a fixação dos cloretos também ocorra pelos aluminatos da escória mas isso não foi plenamente confirmado 1191 Ainda em relação ao possível uso do cimento com teor elevado de C3A deve ser lembrado que esse teor elevado resulta em uma maior liberação inicial de calor de hi dratação e consequentemente em uma elevação da temperatura Esse comportamento pode ser prejudicial em grandes massas de concreto frequentemente associadas a estru turas expostas ao mar 1188 Algumas normas como por exemplo a BS 811011985 substituída pelo Euro code 22004 limitam severamente o teor de cloretos quando é utilizado um cimento resistente a sulfatos Tipo V presumindo que os cloretos influenciem negativamente a resistência a sulfatos Entretanto agora está comprovado que isso não é verdade 1176 O que acontece é que o ataque por sulfatos resulta na decomposição do cloroaluminato de cálcio deixando assim alguns cloretos disponíveis para a corrosão o que torna possí vel a formação de sulfoaluminato de cálcio 1179 A carbonatação da pasta de cimento endurecida onde estão presentes cloretos fi xados tem efeito semelhante ao da liberação de cloretos fixados aumentando assim o risco de corrosão Ho Lewis118o citam que Tuutti observou uma concentração au mentada de íons cloreto na água dos poros situados 15 mm adiante da frente de car bonatação Esse efeito nocivo da carbonatação é somado à diminuição do pH da água dos poros de modo que uma corrosão severa pode ocorrer Também foi verificado em ensaios laboratoriais 1185 que a presençamesmo em pequena quantidade de cloretos no concreto carbonatado aumenta a velocidade de corrosão induzida pela baixa alcalini dade desse concreto 594 Propriedades do Concreto Considerando tanto a carbonatação quanto o ingresso de cloretos é importante lembrar que a umidade relativa ótima para a carbonatação fica entre 50 e 70 enquan to a corrosão somente evolui rapidamente em umidades mais elevadas A ocorrência dessas duas umidades relativas uma após a outra é possível quando o concreto é ex posto a longos períodos de molhagem e secagem alternadas Outra ocorrência tanto do ingresso de cloretos quanto da carbonatação foi verificada em painéis de revestimento delgados de um edificio Cloretos transportados pelo ar ingressaram no concreto e al cançaram a armadura a carbonatação ocorreu a partir do interior relativamente seco do edificio De volta ao tópico da concentração de cloretos presente na água dos poros em uma situação de equilíbrio deve ser ressaltado que a concentração de íons cloreto depende de outros íons presentes na água dos poros Por exemplo para um determinado teor total de cloretos quanto maior for a concentração de hidroxilas OH maior será a quantidade de íons cloreto livres 1166 Por essa razão a relação CrOH é considerada influente sobre a evolução da corrosão mas não é possível estabelecer afirmações ge neralizadas sobre isso Também foi verificado que para uma determinada quantidade de íons cloreto na mistura há significativamente mais íons cloreto livres com NaCl do que com CaC121167 Em razão desses diversos fatores a proporção de íons cloreto fixados varia de 80 até um valor logo abaixo de 50 do teor total de íons cloreto Portanto é possível que não haja um valor único e constante da quantidade total de íons cloreto abaixo do qual não ocorra a corrosão Ensaios1166 1168 mostraram que em consequência das diversas exigências de equilíbrio da água dos poros a massa de cloretos fixados em relação à massa de cimento é independente da relação águacimento Influência dos cimentos compostos sobre a corrosão Embora a discussão anterior tenha se voltado à influência do tipo de cimento Portland sobre os aspectos químicos dos íons cloreto também é importante na verdade até mais analisar a influência do tipo de cimento composto sobre a estrutura de poros da pasta de cimento endurecida e sobre sua penetrabilidade bem como sobre sua resistividade Isso foi feito em grande parte no Capítulo 10 mas os aspectos dos diversos materiais cimentícios que são particularmente relevantes para a movimentação dos íons cloreto serão considerados agora Deve ser acrescentado ainda que as mesmas propriedades da pasta de cimento endurecida que influenciam o transporte de cloretos também in fluenciam o suprimento de oxigênio e a disponibilidade de umidade ambos necessários para o início da corrosão Entretanto as regiões do aço onde os cloretos se localizam e onde o oxigênio é necessário são diferentes os cloretos localizamse no ânodo e o oxigênio é requerido no cátodo Os materiais cimentícios de interesse são a cinza volante a escória granulada de altoforno e a sílica ativa Todos os três quando adequadamente dosados na mistura reduzem significativamente a penetrabilidade do concreto e aumentam sua resistivida de reduzindo assim a velocidade da corrosão 117º 1187 1190 Em relação à sílica ativa seu efeito positivo se dá pelo aperfeiçoamento da estrutura de poros da pasta de cimento endurecida o que aumenta a resistividade embora cause alguma redução no pH da água de poros em virtude da reação com o CaOH21198 Foi apontado por Gj0rv et Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 595 a 1197 que a adição de 9 de sílica ativa em relação à massa de cimento causou a redu ção da difusividade de cloretos em aproximadamente cinco vezes Deve ser lembrado que devido a seu efeito sobre a trabalhabilidade a utilização de sílica ativa é em geral associada ao uso de um aditivo superplastificante Esses adi tivos em si não influenciam a estrutura de poros e portanto não alteram o processo de corrosão Os efeitos benéficos dos diversos materiais cimentícios são tão importantes que seu uso em concreto armado suscetível à corrosão em climas quentes é praticamente obrigatório O cimento Portland puro não deve ser utilizado 1189 Ensaios sobre a difusão de íons cloreto através da argamassa indicam que os filers não influenciam a movimentação dos cloretos 1177 Os íons cloreto no concreto produzido com cimento de elevado teor de alumina resultam em uma situação mais agressiva do que a que ocorre com cimento Portland1181 comparação feita com o mesmo teor de íons cloreto Vale a pena lembrar que o pH do concreto com cimento de elevado teor de alumina é mais baixo do que aquele do concreto com cimento Portland de modo que o estado de passivação do aço pode ser menos estável 1181 Fatores adicionais influentes sobre a corrosão A discussão anterior sobre a influência da composição do concreto na resistência à corrosão deve ser complementada enfatizandose novamente a importância da cura adequada cujo efeito é fundamental para o concreto da região do cobrimento O tempo de iniciação da corrosão aumenta significativamente com a cura prolongada ver Figura 1119 Entretanto somente água doce deve ser utilizada para a cura pois a água salo bra aumenta e muito o ingresso de cloretos 1169 Uma vez que a corrosão tenha iniciado sua continuação não é inevitável O pro gresso da corrosão é influenciado pela resistividade do concreto entre o ânodo e o cáto do e pela continuidade do suprimento de oxigênio no cátodo Por um lado é bastante duvidoso que a aplicação de uma membrana possa interromper o suprimento de oxigê nio de forma completa e segura embora avanços nesse campo continuem acontecendo Por outro lado a resistividade do concreto é uma função de sua condição de umidade de modo que a secagem pode interromper a corrosão que entretanto pode reiniciar em consequência de um novo umedecimento A fissuração do concreto de cobrimento facilita o ingresso de cloretos e portanto aumenta a corrosão Embora na realidade todo concreto armado apresente em serviço algumas fissuras a fissuração pode ser controlada por projeto estrutural detalhamento e procedimentos de execução adequados Fissuras maiores do que cerca de 02 a 04 mm são prejudiciais Vale a pena mencionar que embora o concreto protendido esteja isento de fissuras o aço para protensão é mais vulnerável à corrosão devido a sua natureza Além disso a pequena área da seção transversal dos fios para concreto protendido faz com que a corrosão por pites reduza significativamente sua capacidade de carga Temperaturas mais altas exercem muitos efeitos sobre a corrosão O primeiro é que o teor de cloretos livres na água dos poros aumenta efeito que é mais nítido em cimen tos com elevado teor de C3A e menor concentração de cloretos na mistura origina111 62 Figura 1120 596 Propriedades do Concreto 120 100 o o o 80 o o O o 60 o o ê 40 O o o E 20 o o o o o o 10 20 Período de cura dias 30 Figura 1119 Influência da duração da cura úmida sobre o tempo de iniciação da corrosão da armadura relação água cimento de 050 consumo de cimento de 330 kgm3 cimento Tipo V corpos de prova imersos parcialmente em solução de 5 de cloreto de sódio baseada na ref 1169 80 70 ºC 6 60 B 40 o ü O o 20 o 2 4 6 8 10 12 14 16 Teor de C3A no cimento Figura 1120 Influência do teor de C3A no cimento sobre a quantidade de íons cloreto livres expressa como uma porcentagem do total de íons cloreto de 12 da massa de cimento a 20 ºC e a 70 ºC baseada na ref 1162 com permissão da Elsevier Science Ltd Kidlington UK Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 597 Ainda mais importante é o fato de as reações de corrosão como várias reações químicas ocorrerem mais rapidamente em temperaturas mais altas Geralmente consi derase que uma elevação de 10 ºC na temperatura dobre a velocidade da reação mas existem algumas evidências de que o aumento seja de somente 16 vezes 11 93 Qualquer que seja o fator exato o efeito acelerador da temperatura explica o fato de existirem muito mais concretos deteriorados por corrosão em regiões costeiras de clima quente do que em regiões de clima temperado Também deve ser lembrado que o endurecimento inicial do concreto em tempe ratura elevada resulta em uma estrutura de poros mais grosseira ver página 375 cuja consequência é a baixa resistência à difusão de íons cloreto 1139 O diferencial de tempe ratura entre a superficie do concreto e seu interior influencia a difusão e a exposição direta ao sol pode causar um aumento significativo da temperatura da superficie do concreto acima da temperatura ambiente Espessura do cobrimento da armadura A espessura do cobrimento da armadura é um fator importante para o controle do transporte de íons cloreto Quanto maior for o cobrimento maior será o intervalo de tempo até que a concentração de íons cloreto na superficie do aço atinja o valorlimite Dessa forma a qualidade do concreto considerando sua baixa penetrabilidade e a espessura do cobrimento atuam em conjunto e portanto podem até certo ponto ser contrabalançadas Por essa razão as normas frequentemente especificam combinações de cobrimento e resistência do concreto de modo que uma espessura menor seja com pensada por uma resistência maior ou viceversa Entretanto existem limitações para essa abordagem Em primeiro lugar a espessura de cobrimento será inútil se o concreto for altamente permeável Além do mais o obje tivo do cobrimento não é somente fornecer proteção à armadura mas também garantir uma ação estrutural conjunta entre o aço e o concreto bem como em alguns casos pro porcionar proteção contra o fogo e resistência à abrasão Espessuras demasiadamente grandes de cobrimento podem resultar na presença de um considerável volume de con creto sem armadura Além disso a presença de armadura é necessária para o controle da retração e de tensões térmicas evitando assim a fissuração decorrente dessas tensões Pode ser constatado que uma grande espessura do cobrimento é prejudicial nos locais onde ocorre fissuração Em termos práticos a espessura de cobrimento não deve exceder 80 a 100 mm mas a decisão sobre o cobrimento é uma parte do projeto estrutural Também não devem ser utilizadas espessuras de cobrimento muito pequenas pois apesar da baixa penetrabilidade do concreto a ocorrência de fissuração por qualquer razão que seja de deterioração localizada ou de mau posicionamento da armadura pode resultar em um rápido transporte dos íons cloreto para a superficie do aço Ensaios de penetrabilidade do concreto por cloretos Um ensaio rápido para a determinação da penetrabilidade dos concretos por íons clo reto é prescrito pela ASTM C 120210 Ele determina a condutância elétrica expressa N de RT A espessura de cobrimento é estabelecida pela NBR 61182014 versão corrigida 2014 com os valores variando em função da agressividade do ambiente de 20 a 55 mm 598 Propriedades do Concreto como a carga elétrica total em coulombs C que passa durante um dado intervalo de tempo determinado através de um disco de concreto entre soluções de cloreto de sódio e de hidróxido de sódio onde é mantida uma diferença de potencial de 60 V corrente contínua A carga está relacionada à penetrabilidade do concreto aos íons cloreto de modo que esse ensaio pode ser útil comparativamente para a escolha de um concreto mais adequado Um ensaio bastante semelhante determina a impedância em corrente alternada de corpos de prova de diversas formas 11 86 Ensaios como os supracitados não representam necessariamente o transporte de íons cloreto em situações reais tampouco possuem bases científicas sólidas Apesar dis so são úteis e certamente preferíveis à consideração de que a resistência ao ingresso de íons cloreto está simplesmente relacionada à resistência do concreto Essa consideração não tem se mostrado válida i 141 exceto de uma forma muito geral Interrupção da corrosão Informações simplificadas sobre métodos para o controle ou a correção da corrosão depois de seu início podem ser inúteis Tudo o que pode ser estabelecido no momen to é que a evolução da corrosão pode ser reduzida pela secagem do concreto ou pela prevenção do suprimento de oxigênio por meio da aplicação de barreiras superficiais Esse é um campo especializado e soluções ad hoc podem na realidade acabar sendo prejudiciais Por exemplo a aplicação de uma barreira no ânodo em vez de no cátodo pode aumentar a relação entre o tamanho do cátodo e o do ânodo o que por sua vez pode aumentar a velocidade de corrosão É sensato levantar a questão acerca da existência de inibidores integrais de cor rosão ou seja de substâncias que apesar de não evitarem o ingresso de cloretos no concreto inibem a corrosão do aço Ensaios de laboratório mostraram que os nitritos de sódio 1174 e de cálcio 1172 foram eficazes nesse aspecto A ação do nitrito é converter os íons ferrosos no ânodo em uma camada passiva estável de Fe20 3 com o íon nitrito reagindo preferencialmente com o íon cloreto A concentração de nitritos deve ser suficiente para superar o ingresso contínuo de íons cloreto Na realidade não é certo que os inibidores de corrosão sejam indefinidamente eficazes e que eles não simples mente retardem a corrosão Caso necessário o efeito acelerador dos nitritos pode ser contrabalançado pelo uso de um aditivo retardador A busca por outros inibidores de corrosão continua 1173 Ao serem incorporados à mistura os inibidores protegem todo o aço existente no concreto Apesar disso os inibidores não são substitutos de um concreto de baixa per meabilidade eles são apenas uma garantia adicional Além do mais o nitrito de sódio aumenta a concentração de íons hidroxila na água dos poros e isso pode aumentar o risco de reação álcaliagregado Sendo assim o efeito benéfico em relação ao risco de corrosão da armadura do aumento de íons hidroxila é acompanhado pelo efeito nega tivo do risco de reação álcaliagregado É evidente que isso somente será importante se o agregado for propenso a essa reação Uma discussão sobre a prevenção da corrosão da armadura no concreto seria in completa se não fossem mencionadas a proteção da armadura por revestimento epóxi e a proteção catódica que torna toda a superficie do aço catódica O revestimento epóxi é uma técnica especializada que pode ser válida quando aliada a uma espessura adequada Capítulo 11 Efeitos do gelo e degelo e de cloretos 599 de cobrimento de concreto de baixa permeabilidade Em casos especiais a armadura pode ser constituída de aço inoxidável ou revestida com aço inoxidável mas o custo é bastante elevado A proteção catódica tem se mostrado eficaz em algumas aplicações mas seu uso em uma estrutura nova é a aceitação do fato de que a estrutura em concreto armado em questão é evidentemente não durável Uma questão que deve ser encarada ocasionalmente é os íons cloreto podem ser removidos da superfície da armadura Neste livro somente uma breve resposta será apresentada Foi desenvolvida uma técnica para a dessalinização do concreto na qual o cloreto é removido por meio da passagem de uma intensa corrente contínua entre a armadura em corrosão atuando agora como um cátodo e um ânodo externo em contato ele trolítico com o concreto Assim os íons cloreto migram em direção ao ânodo externo afastandose portanto da superfície da armadura 1184 Aparentemente somente cerca de metade dos cloretos no concreto podem ser removidos e com o tempo existe a pro babilidade de que a corrosão reinicie Podem ocorrer algumas consequências negativas com esse processo 1165 Por exemplo a concentração de íons sódio que ingressam na água dos poros pode ficar bastante alta de forma que os agregados que em situações normais não sejam reativos com os álcalis possam se tornar reativos Referências 11l T C Powers L E Copeland and H M Mann Capillary continuity or discontinuity in cement pastes J Portl Cem Assoe Research and Development Laboratories 1 No 2 pp 3848 May 1959 112 Centre dInformation de Industrie Cimentiere Belge Le béton et 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1169 Rasheeduzzafar A S AlGahtani and S S AlSaadoun Influence of construction prac tices on concrete durability ACI Materiais Journal 86 No 6 pp 56675 1989 1170 O S B AlAmoudi et ai Prediction of longterm corrosion resistance of plain and blen ded cement concretes ACI Materiais Journal 90 No 6 pp 56471 1993 1171 S Nagataki et ai Condensation of chloride ion in hardened cement matrix materiais and on embedded steel bars ACI Materiais Journal 90 No 4 pp 323 32 1993 1172 N S Berke Corrosion inhibitors in concrete Concrete International 13 No 7 pp 24 7 1991 1173 C K Nmai S A Farrington and S Bobrowski Organicbased corrosion inhibiting ad mixture for reinforced concrete Concrete International 14 No 4 pp 4551 1992 1174 C Alonso and C Andrade Effect of nitrite as a corrosion inhibitor in contaminated and chloridefree carbonated mortars ACI Materiais Journal 87 No 2 pp 1307 1990 1175 T Nireki and H Kabeya Monitoring and analysis of seawater salt content 4th Int Conf on Durability of Building 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compressive streng th Cement Concr Assoe Tech Rep TRA330 London Jan 1960 11100 E Siebel Airvoid characteristics and freezing and thawing resistance of super plasticized and airentrained concrete with high workability in Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete Proc 3rd International Conference Ottawa Ed V M Malhotra ACI SP119 pp 297320 Detroit Michigan 1989 12 Ensaios em concreto endurecido Foi visto que as propriedades do concreto são uma função do tempo e da umidade do ambiente razão pela qual os ensaios em concreto devem ser realizados sob condições especificadas ou conhecidas para que os resultados sejam válidos Diferentes métodos e técnicas de ensaio são utilizados em diferentes países algumas vezes até no mesmo país Como vários desses ensaios são utilizados em trabalhos de laboratório especial mente em pesquisa é importante o conhecimento da influência dos métodos de ensaio na propriedade determinada Obviamente é essencial distinguir os efeitos nas condições de ensaio das diferenças intrínsecas dos concretos em análise Os ensaios podem ser realizados para diferentes fins mas os dois objetivos principais são o controle de qualidade e a conformidade às especificações Ensaios adicionais podem ser feitos para fins especiais como por exemplo ensaios de resis tência à compressão para determinar a resistência do concreto para a aplicação de protensão ou o prazo para a retirada de fôrmas e escoramentos Deve ser lembrado que os ensaios não são um fim em si mesmo pois em muitos casos práticos eles não possibilitam uma interpretação clara de modo que a fim de o resultado ser de valor efetivo os ensaios devem ser sempre utilizados com o apoio da experiência Apesar disso em razão de os ensaios serem em geral realizados para fins de compa ração com um valor especificado ou outro valor de interesse qualquer afastamento dos procedimentos normalizados é indesejável já que pode levar a controvérsias ou confusão Os ensaios podem ser classificados de forma geral em ensaios mecânicos destru tivos e em ensaios não destrutivos que possibilitam a repetição de ensaios no mesmo corpo de prova permitindo o estudo das alterações das propriedades com o tempo Ensaios não destrutivos também propiciam a realização de verificações do concreto em estruturas existentes Ensaios de resistência à compressão O ensaio mais comum de todos os realizados no concreto endurecido é o ensaio de re sistência à compressão em parte devido a ele ser de fácil realização em parte devido a várias senão todas características desejáveis do concreto estarem qualitativamente rela cionadas à sua resistência mas principalmente devido à importância intrínseca da re sistência à compressão do concreto no projeto estrutural Embora invariavelmente utili 606 Propriedades do Concreto zado em construções o ensaio de resistência à compressão possui algumas desvantagens mas isso se tornou como se diz em francês 1280 parte da bagage culturel do engenheiro Os resultados dos ensaios de resistência podem ser afetados por variações do tipo e das dimensões do corpo de prova pelo tipo de molde pela cura pelo preparo das superficies pela rigidez da máquina de ensaio e pela velocidade de aplicação do carre gamento Por essas razões o ensaio deve obedecer a uma norma única sem alterações nos procedimentos prescritos Os ensaios de resistência à compressão em corpos de prova tratados conforme um procedimento normalizado que inclua adensamento e cura úmida por um período de tempo especificado fornece resultados que mostram a qualidade potencial do concreto Naturalmente o concreto na estrutura pode na realidade ser inferior por exemplo devido a adensamento inadequado segregação ou cura mal realizada Esses efeitos são importantes se o objetivo é determinar quando as fôrmas e os escoramentos podem ser removidos quando a execução da estrutura pode ser continuada ou quando a estrutura pode ser posta em serviço Para esses fins os corpos de prova são curados em condições o mais próximas possível das existentes na estrutura real Mesmo assim os efeitos da temperatura e da umidade podem não ser os mesmos no corpo de prova como por exemplo em massas de concreto relativamente grandes A idade de ensaio dos corpos de prova para a verificação das condições em serviço é determinada pela informação desejada Por outro lado os corpos de prova padrão são ensaiados em idades estabe lecidas normalmente aos 28 dias com ensaios adicionais em geral aos três e aos sete dias São utilizados dois tipos de corpos de prova para o ensaio à compressão cúbicos e cilíndricos Os cubos são usados na GrãBretanha na Alemanha e em vários outros países europeus Os cilindros são adotados nos Estados Unidos na França no Canadá na Austrália e na Nova Zelândia Na Escandinávia são empregados os dois tipos de corpos de prova A utilização de um ou outro tipo de corpo de prova em alguns países está tão estabelecida que a norma europeia BS EN 2061996 permite o uso de ambos De fato as normas europeias adotam os dois tipos de resistência Ensaios em corpos de prova cúbicos Os corpos de prova são moldados em moldes resistentes de aço ou ferro fundido em geral com 150 mm de aresta Os moldes devem atender a rígidas tolerâncias em relação à forma às dimensões e à planicidade O molde e sua base são acoplados durante a moldagem para prevenir o vazamento de argamassa Antes da montagem suas super ficies de contato devem ser protegidas por uma camada de óleo mineral As superficies internas do molde devem ser untadas com um óleo similar a fim de prevenir a aderência entre o molde e o concreto O procedimento normalizado pela BS EN 1239012000 é preencher o molde em uma ou mais camadas com cada camada sendo adensada com a utilização de um vi brador de imersão de uma mesa vibratória ou de uma haste metálica de seção quadra da Isso deve ser realizado até a obtenção do adensamento pleno sem a ocorrência de segregação ou de nata tendo em vista ser essencial que o concreto do corpo de prova N de RT A NBR 57392007 estabelece a utilização de corpos de prova cilíndricos para a deter minação da resistência à compressão Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 607 seja bem adensado para representar as propriedades de um concreto nessa mesma con dição Por outro lado caso o objetivo do ensaio seja a verificação das propriedades do concreto como lançado o grau de adensamento do concreto no corpo de prova deve ser similar ao do concreto da estrutura Desse modo no caso de elementos de concreto pré moldados adensados em mesas vibratórias os adensamentos dos corpos de prova e do elemento podem ser realizados simultaneamente entretanto as disparidades entre as duas massas tornam a obtenção do mesmo grau de adensamento extremamente difícil portanto esse método não é recomendado Conforme a BS EN 1239022009 após o acabamento da superfície superior do corpo de prova ter sido realizado com uma desempenadeira ele é armazenado de for ma estável por um período de 16 a 72 horas a uma temperatura de 20 5 ºC e em uma umidade relativa que evita a perda de água Ao término desse período o molde é aberto e o cubo é então curado em água ou em uma câmara com umidade relativa mínima de 95 e com temperatura de 20 2 ºC No ensaio de resistência à compressão o corpo de prova ainda úmido é posi cionado com as faces que estavam em contato com o molde voltadas para os pratos da máquina de ensaio ou seja os cubos são ensaiados em um ângulo reto em relação à posição de moldagem Conforme a BS 18811161983 cancelada o carregamento deve ser aplicado ao corpo de prova a uma velocidade constante entre 02 e 04 MPals A ASTM C 3909a estabelece uma velocidade de 025 005 MPals Devido à relação tensãodeformação do concreto em tensões elevadas não ser linear a velocidade de au mento da deformação deve ser aumentada progressivamente com a aproximação da ruptura ou seja a velocidade do movimento do prato da prensa deve ser aumentada Os requisitos para as máquinas de ensaio são discutidos na página 632 A partir da discussão anterior pode ser visto que não existe uma relação singular entre as resistências obtidas em cubos e em cilindros produzidos a partir do mesmo concreto E ainda a legislação europeia que possibilitou que uma empreiteira de qualquer país da União Europeia participasse de concorrências e construísse estrutu ras de concreto em qualquer país torna altamente interessante descrever a resistência do concreto de uma maneira que permita a construção de um modo inequívoco Em virtude disso as normas europeias optaram por considerar que a resistência obtida em corpos de prova cúbicos é 54 da resistência dos resultados obtidos em corpos de prova cilíndricos e que portanto todas as misturas devem descrever a resistência de forma dupla por exemplo 4032 significando que a resistência de 40 MPa no cubo é equi valente à resistência de 32 MPa no cilindro Entretanto em concretos com agregados leves a relação é muito maior 1215º A resistência à compressão é determinada com aproximação de 05 MPa uma pre cisão maior em geral é somente aparente Ensaios em corpos de prova cilíndricos O cilindro padrão possui 150 mm de diâmetro e 300 mm de altura mas na França as dimensões são 1596 x 320 mm Este diâmetro resulta em uma seção transversal com área de 20000 mm2 Os corpos de prova são moldados em um molde feito em geral de aço ou de ferro fundido montado sobre uma base removível Os moldes cilíndricos são normalizados pela ASTM C 47009 que admite também a utilização de moldes para uma única utilização produzidos com plástico chapas metálicas ou papelão tratado 608 Propriedades do Concreto Os detalhes dos moldes parecem triviais mas moldes não padronizados podem levar a resultados errôneos Por exemplo caso um molde possua baixa rigidez parte da energia de compactação é dissipada resultando em menor resistência Por outro lado caso o molde deixe vazar água da mistura a resistência do concreto será maior A reu tilização excessiva de moldes projetados para uso único ou para reutilizações limitadas causa deformações nos moldes e uma diminuição aparente da resistência 1255 O método de moldagem de corpos de prova cilíndricos é prescrito pela BS EN 1239022009 e pela ASTM C 19207 O procedimento é similar ao adotado para os corpos de prova cúbicos mas existem diferenças entre detalhes das normas britânica e americana O ensaio do corpo de prova cilíndrico requer que as superfícies planas do cilindro estejam em contato com o prato da máquina de ensaio Essa superfície quando rasada com uma colher de pedreiro ou uma desempenadeira não é suficientemente lisa para o ensaio e necessita de preparação adicional o que é uma desvantagem desse tipo de corpo de prova para o ensaio de resistência à compressão O preparo das bases dos cilin dros pelo capeamento será analisado adiante mas ainda que os corpos de prova sejam capeados a ASTM C 19207 e a C 3109 não admitem depressões ou protuberâncias maiores do que 3 mm pois elas podem resultar em bolsas de ar 1255 Ensaios em cubos equivalentes Em certas situações a resistência à compressão do concreto é determinada com a uti lização de partes de um prisma ensaiado à flexão As extremidades desse prisma ficam intactas após a ruptura por flexão e devido ao prisma ter em geral seção quadrada um cubo equivalente ou modificado pode ser obtido pela aplicação da carga com o uso de placas de aço quadradas de mesma dimensão que a seção transversal do prisma É importante que as duas placas sejam cuidadosamente posicionadas na posição verti cal uma em relação à outra A Figura 12 l mostra um gabarito para o posicionamento das placas O corpo de prova deve ser posicionado de modo que a superfície superior de moldagem do prisma não esteja em contato com as placas O ensaio é normalizado pela BS 1881119 1983 e pela ASTM C 16690 que atual mente está cancelada e que admitia o uso de prismas de seção transversal retangular A resistência do cubo modificado é aproximadamente igual à resistência do cubo padrão de mesma dimensão sendo que na realidade a restrição das partes em balanço N de RT A NBR 57382015 normaliza os procedimentos para a moldagem e para a cura de corpos de prova cilíndricos e prismáticos de concreto Os ensaios de resistência à compressão são realizados em corpos de prova cilíndricos com diâmetro de 100 a 450 mm com a altura sendo o dobro do diâmetro e a variação de dimensão sendo uma função da dimensão máxima do agregado graúdo no mínimo três vezes a dimensão nominal máxima do agregado graúdo O adensamento dos corpos de prova varia com o abatimento do concreto podendo ser mecânico ou manual O número de camadas de moldagem varia conforme a dimensão e o tipo de adensamento Os mol des devem ser de aço ou de outro material não absorvente e devem manter sua forma durante a moldagem Após a moldagem os corpos de prova são mantidos protegidos das intempéries pelo menos durante as primeiras 24 horas e após essa cura inicial devem ser submetidos a processos de cura conforme o objetivo do ensaio Antes do ensaio as bases devem ser preparadas e é admitido o capeamento ou a retificação O ensaio de resistência à compressão é realizado com a aplicação de um carregamento a velocidade constante de 045 015 MPas Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 609 l Figura 121 Gabarito para ensaios em cubos equivalentes do cubo pode ocasionar um ligeiro aumento da resistência final 124 de forma que é sensato considerar que a resistência do cubo modificado seja em média 5 mais alta do que a obtida em cubos moldados de mesma dimensão Efeitos das condições das bases do corpo de prova e do capeamento Quando ensaiadas à compressão as bases dos corpos de prova cilíndricos são coloca das em contato com os pratos da máquina de ensaio e como essas superfícies não são obtidas por moldagem em contato com uma superfície usinada mas acabada por uma desempenadeira a superfície das bases é um tanto rugosa e não é perfeitamente plana Nessas circunstâncias geramse concentrações de tensões que resultam em diminuição da resistência aparente do concreto As superfícies convexas causam maior redução da resistência do que as côncavas já que geralmente levam a uma maior concentração de tensões A redução da resistência medida é significativamente elevada em concretos de alta resistência125 Para evitar essa redução na resistência é essencial que as superfícies das bases se jam planas A ASTM C 6 l 709a estabelece que o desvio de planicidade das superfícies de um cilindro seja no máximo de 005 mm quando determinado pelo uso de uma ré gua e de um calibrador de folga e que o desvio em relação à perpendicular do eixo do cilindro seja inferior a 05 Um método para avaliar os corpos de prova cilíndricos em relação à planicidade e à perpendicularidade dos lados é prescrito no US Army Corps Engineers Handbook for Concrete and Cement1281 Embora os procedimentos não sejam exageradamente complexos sua aplicação mais provável é em trabalhos de pesquisa A ASTM C 3909a estabelece limites para a planicidade dos pratos da máquina de ensaio N de RT A NBR 57382015 cita que a operação de acabamento denominada rasamento deve ser realizada após o adensamento da última camada com uma régua metálica ou uma colher de pedreiro 61 O Propriedades do Concreto Além da ausência de protuberâncias as superfícies de contato devem estar isentas de grãos de areia ou de outros detritos de ensaios anteriores que possam resultar em ruptura prematura ou em casos extremos em fendimento brusco Existem três modos possíveis de resolver os malefícios de uma superfície irregular do corpo de prova capeamento retificação e utilização de um material como um apa relho de apoio ou um calço Este último modo não é recomendado devido a resultar em uma apreciável dimi nuição da resistência média aparente do concreto em comparação aos corpos de prova capeados ou até mesmo com um bom acabamento durante o rasamento na moldagem ver Figura 126 Ao mesmo tempo a dispersão dos resultados de resistência é signi ficativamente reduzida devido à eliminação da influência dos defeitos na planicidade responsável por grande variação na resistência A redução da resistência gerada pelo uso de um calço normalmente uma placa de madeira aglomerada tipo softboard de papelão ou de chumbo decorre das deforma ções transversais induzidas no corpo de prova pelo efeito do coeficiente de Poisson no material do calço Como o coeficiente de Poisson desses materiais é em geral mais alto do que o do concreto ocorre a ruptura por fendimento do corpo de prova Esse efeito é similar embora normalmente maior ao da lubrificação das bases do corpo de prova para a eliminação da restrição devida ao atrito entre o corpo de prova e os pratos da prensa na deformação transversal do corpo de prova Verificouse que essa lubrificação reduz a resistência do corpo de prova O capeamento com um material adequado não afeta negativamente a resistência obtida e reduz sua dispersão em comparação com corpos de prova não capeados Um material ideal para o capeamento deve possuir resistência e propriedades elásticas simi lares às do concreto do corpo de prova Dessa forma não há tendência ao fendimento e é obtida uma distribuição razoavelmente uniforme de tensões sobre a seção transversal do corpo de prova O procedimento de capeamento pode ser realizado tanto imediatamente antes do ensaio quanto logo após a moldagem do corpo de prova Diferentes materiais são utili zados nos dois casos mas qualquer que seja o material de capeamento é essencial que a espessura do capeamento seja pequena preferencialmente entre 15 e 3 mm O material não deve ter resistência inferior à do concreto do corpo de prova entretanto a resistên cia do capeamento é influenciada por sua espessura Uma diferença muito grande entre as resistências também deve ser evitada pois um capeamento com resistência muito elevada pode gerar uma grande restrição transversal e então resultar em um aparente aumento da resistência A influência do material de capeamento na resistência pode ser muito maior nos casos de concretos de alta e média resistência do que em concretos de baixa resistência 126 1282 Neste último caso o coeficiente de Poisson do material de capeamento não exerce influência A utilização de capeamento de alta resistência em um concreto de 48 MPa resultou em resistências entre 7 e 11 maiores do que quando capeamento de baixa resistência foi utilizado Essas diferenças são menores quando a espessura do capeamento é muito pequena 1282 Os procedimentos de capeamento são prescritos pela ASTM C 6 l 709a Quando o capeamento é realizado logo após a moldagem utilizase pasta de cimento Portland De preferência a aplicação deve ser realizada entre duas e quatro horas após a moldagem para permitir a retração plástica do concreto e o resultante assentamento da superfí Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 611 cie do material do corpo de prova É adequado que a superfície acabada do concreto original esteja entre 15 e 3 mm abaixo da altura do molde de modo que durante o capeamento esse espaço seja preenchido com uma pasta de cimento rígida Após a retração parcial da pasta com a utilização de uma placa de vidro ou metálica lisa obtémse uma superfície plana É necessária experiência para a execução bemsucedida desse procedimento e em especial para a obtenção de uma separação completa entre a pasta de cimento e a placa Para isso pode ser interessante a lubrificação da placa com uma mistura de óleo e parafina127 ou uma fina camada de graxa grafitada 126 Após o capeamento deve ser dada continuidade à cura úmida O método alternativo é o capeamento do corpo de prova cilíndrico um pouco antes do ensaio sendo que a antecedência depende das propriedades de endurecimento do material de capeamento O capeamento deve ter entre 3 e 8 mm de espessura e possuir boa aderência ao concreto Os materiais adequados para o capeamento são o gesso de alta resistência e a argamassa de enxofre fundido mas o cimento de pega regulada também tem sido utilizado 1282 A argamassa de enxofre é feita de enxofre e de um material granular como argila refratária moída A mistura é aplicada em estado de fusão e deixada para endurecer em um capeador a fim de garantir a planicidade e a perpendicularidade da superfície da base ao eixo longitudinal do corpo de prova É necessário o uso de uma capela de exaustão devido à produção de gases tóxicos A argamassa de enxofre dos corpos de prova já ensaiados pode ser reutilizada até cinco vezes mas deve ser tomado cuidado na seleção e no uso da argamassa de enxofre pois a resistência dos corpos de prova pode ser significativamente afetada 1253 A cura úmida deve ser retomada após o capeamento Uma alternativa ao capeamento é a retificação por abrasão com carbeto de silí cio das bases do corpo de prova até que elas se tornem planas e perpendiculares Esse método produz resultados bastante satisfatórios mas é um tanto dispendioso Tem sido sugerido que a retificação resulta em maior resistência do que o capeamento já que não ocorre nenhuma redução de resistência associada ao capeamento 1284 Dessa forma os corpos de prova retificados possuem a mesma resistência dos corpos de prova com superfícies moldadas perfeitamente Capeamentos não aderentes Embora o capeamento com argamassa de enxofre seja satisfatório para concretos com resistências de até aproximadamente 100 MPa o procedimento é monótono e poten cialmente perigoso Por essas razões várias tentativas de desenvolver processos de cape amento não aderentes têm sido feitas Eles consistem em uma almofada de elastômero N de RT A NBR 57382015 estabelece os procedimentos de preparo das bases dos corpos de prova cilíndricos Podem ser adotados dois procedimentos retificação e capeamento O primeiro processo deve ser realizado com o uso de ferramentas abrasivas e de equipamento adaptado para esse fim Após a retificação não devem existir falhas de planicidade prejudiciais à resistência do concreto O capeamento é realizado com um dispositivo auxiliar capeador e a espessura máxima de capeamento de cada base deve ser inferior a 3 mm Não há especificação do material a ser uti lizado sendo citadas características que devem ser atendidas aderência ao corpo de prova com patibilidade química com o concreto fluidez no momento da aplicação acabamento liso e plano após o endurecimento e resistência compatível com a do concreto 612 Propriedades do Concreto inserida em uma base metálica para restrição conforme mostrado na Figura 122 As almofadas de neoprene utilizadas com bases metálicas apresentaram resultados satis fatórios1274 A almofada deve ser encaixada de modo fácil e sem folga na base cujo diâmetro interno deve ser aproximadamente 6 mm maior do que o diâmetro do corpo de prova É importante que o corpo de prova seja concêntrico com a base A utilização de capeamentos não aderentes de borracha é permitida na Austrá lia 1275 e normalizada pela ASTM C 1231IO e a expressão utilizada nos Estados Uni dos é não aderido unbonded Verificouse que as almofadas devem ser moldadas e não estampadas e que precisam ser utilizadas borrachas de diferentes durezas em função da resistência do concreto1275 Esse é um fator complicador caso a resistência do corpo de prova não possa ser prevista Além disso as placas de borracha não devem ser utilizadas com corpo de prova de baixa resistência os valores de 20 Mpa1275 e 30 Mpa1273 têm sido citados como os limites devido aos capeamentos não aderentes em baixas resistências resultarem em menores valores de resistência do que os obtidos com capeamento convencional com enxofre O uso de capeamento não aderente tem sido limitado em outros países ou seja uma comparação confiável entre resistências obtidas com a utilização desse procedi mento e valores de resistência de capeamento com enxofre não está disponível Entre tanto mesmo havendo uma pequena diferença sistemática na resistência em compara ção à resistência de corpos de prova capeados com enxofre ela não é importante pois cada método de capeamento produz uma influência sistemática na resistência registra da de modo que não existe uma resistência real do concreto O importante é que um único método seja utilizado em determinado projeto ou obra A variabilidade dos resultados dos ensaios em corpos de prova com capeamento não aderente é menor do que a obtida com capeamento padrão Isso pode decorrer de um efeito benéfico do capeamento não aderente ao reduzir as consequências da rugosi dade das bases dos corpos de prova 1272 Diâmetro do cilindro 6 mm Figura 122 Vista em corte de um sistema de capeamento não aderente típico N de RT Na opinião do autor é preferível a expressão não aderente nonbonded já que a expressão americana pode induzir a interpretação de que o capeamento origi nal aderido se descolou Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 613 O capeamento de concreto de resistência muito elevada apresenta um problema especial já que esse concreto possui resistência maior do que a argamassa de enxofre Os capeamentos não aderentes também não são satisfatórios pois as almofadas podem ser seriamente danificadas e até mesmo expulsas da base 1271 A retificação da base mos tra excelentes resultados mas é morosa e cara Além do mais deve ser garantida a alta qualidade da retificação assim como do acabamento Para evitar a retificação foi desenvolvido um sistema de capeamento com caixa de areia A areia silicosa fina e seca é compactada em uma base e o corpo de prova é posi cionado sobre a areia Em seguida é lançada parafina derretida com o objetivo de for mar um selo que confine a areia e mantenha o corpo de prova centrado 1271 Concretos com resistências à compressão de até 120 MPa utilizando caixa de areia apresentaram coerência com as resistências obtidas em corpos de prova retificados 1271 Para fins de pesquisa a aplicação de uma tensão de compressão realmente uni forme pode ser útil Isso tem sido obtido pela aplicação do carregamento por meio de uma esteira de finas tiras de borracha com espaços entre elas 1212 ou por meio de uma escova de fios rígidos de aço 1256 Um prato de escova consiste em filamentos com seção transversal de aproximadamente 5 por 3 mm espaçados a cada 02 mm Essa combinação possibilita a deformação transversal livre do concreto desde que os fila mentos não sofram flambagem Com o uso de pratos de escova em cubos de 100 mm foram obtidos resultados de resistência aproximados a 80 da resistência com pratos rígidos a uma velocidade constante de deformação para concretos de resistência pró xima a 45 MPa 1285 Ensaios de resistência à compressão Além de serem planas as superfícies das bases dos corpos de prova devem ser normais a seu eixo o que também garante que os planos das bases sejam paralelos entre si É admitida uma pequena tolerância da inclinação do eixo do corpo de prova em relação ao eixo da máquina de ensaios e foi constatado que uma diferença de até 6 mm em 300 mm não causa diminuição da resistência 125 O corpo de prova deve ser posicionado na máquina de ensaio com seu eixo o mais próximo possível do eixo dos pratos mas erros de até 6 mm não influenciam a resistência de corpos de prova de concretos de baixa resistência 125 Entretanto a BS 1881115 1986 cancelada estabelece exigências para o posicionamento preciso dos corpos de prova Da mesma forma uma pequena falta de paralelismo entre as bases do corpo de prova não influencia negativamente sua resistên cia desde que a máquina de ensaio possua um dispositivo que possibilite o alinhamento livre com as bases do corpo de prova A norma britânica vigente para máquinas de ensaio é a BS EN 1239042000 O autoalinhamento é obtido pelo uso de uma articulação do tipo rótula esférica que age não somente quando os pratos entram em contato com o corpo de prova mas também quando o carregamento é aplicado Neste estágio partes do corpo de prova podem se deformar mais do que outras Esse é o caso do corpo de prova cúbico no N de RT A NBR 57392007 que normaliza os procedimentos de ensaio à compressão de cor pos de prova cilíndricos cita que as máquinas de ensaio utilizadas devem atender às exigências da NBR NMISO 750012004 versão corrigida 2004 614 Propriedades do Concreto qual devido à exsudação as propriedades das diferentes camadas conforme molda das podem não ser as mesmas Na posição de ensaio o cubo está em ângulo reto em relação à posição de moldagem de modo que a parte mais fraca e a mais resistente paralelas entre si se situam entre os pratos Sob carregamento o concreto mais fraco que possui menor módulo de elasticidade se deforma mais Com uma rótula esférica eficaz o prato seguirá a deformação de modo que a tensão em todo o cubo seja a mesma e a ruptura ocorra quando a tensão atingir a resistência da parte mais fraca do corpo de prova Por outro lado se o prato não mudar sua inclinação sob carga ou seja permanecer paralelo a si mesmo a parte mais forte do cubo receberá uma carga maior A parte mais fraca ainda romperá primeiro mas a carga máxima no cubo somente será atingida quando a parte mais forte também atingir sua carga máxima Dessa forma a carga total do corpo de prova é maior do que quando o prato possui movimentação livre Esse comportamento foi confirmado experimentalmente 129 Para tornar eficaz a rótula esférica da máquina de ensaio durante a aplicação da carga deve ser utilizado um lubrificante altamente polar para reduzir o coeficiente de atrito até um valor de no máximo 004 quando é usado um lubrificante grafitado o valor obtido é O 15 1210A ASTM C 3909a especifica o uso de óleo convencional de motor Entretanto não está claro se tornar possível a movimentação do prato resulta em valores de resistência mais representativos do concreto em análise Existem indícios de que uma máquina de ensaio com um prato que não altera a inclinação durante o car regamento resulte em maior reprodutibilidade dos resultados quando cubos nominal mente semelhantes são ensaiados 1211 Por essa razão a rótula não deve se movimentar durante o carregamento Em todo caso a resistência registrada é seriamente afetada pelo atrito na superfície de assentamento da rótula de modo que para que os ensaios sejam comparáveis é essencial manter essa superfície em condições normalizadas O carregamento do prato por uma rótula esférica induz uma flexão e uma defor mação do prato que dependerão de sua espessura A ASTM C 3909a prescreve a es pessura do prato em relação à dimensão da rótula esférica que é determinada pela dimensão do corpo de prova A Figura 123a representa de forma esquemática a distribuição de tensões nor mais na região de contato entre o prato e o concreto quando um prato rígido é utili zado A tensão de compressão é maior na proximidade do perímetro do que no centro do corpo de prova A mesma distribuição ocorre quando o corpo de prova ou o prato é ligeiramente côncavo Por outro lado quando um prato deformável é utilizado Fi gura 123b a tensão de compressão é maior próximo do centro do corpo de prova do que na região do perímetro Essa condição também é produzida por corpos de prova ou pratos levemente convexos Além da distribuição de tensões da Figura 123 existem algumas variações localizadas de tensão devidas à heterogeneidade do concreto e espe cificamente à presença de agregados graúdos perto das bases Uma descrição dos diferentes tipos de máquinas de ensaio está fora do escopo des te livro mas deve ser mencionado que a ruptura do corpo de prova é influenciada pelo projeto da máquina especialmente pela energia acumulada por ela Com máquinas N de RT A NBR 57392007 estabelece que após a aplicação de uma força inicial para acomo dação o prato não deve se movimentar mais em nenhum sentido durante todo o ensaio Segundo essa norma a lubrificação deve ser realizada com óleo mineral comum Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 615 I 1 1 1 1 I 152 mm Forma r alterada 1 1 1 Corpos de prova a Distribuição de tensões normais b Distribuição de tensões normais Figura 123 Distribuição de tensões normais próximo às bases dos corpos de prova quando ensaiados em uma máquina com a prato rígido b prato deformável muito rígidas a elevada deformação do corpo de prova sob carregamento próximo à ruptura não é acompanhada pelo movimento do cabeçote da máquina de modo que a velocidade de aplicação da carga diminui e portanto uma resistência mais elevada é obtida Por outro lado em uma máquina de menor rigidez a carga obedece de forma mais próxima à curva cargadeformação do corpo de prova e quando a fissuração é iniciada a energia acumulada pela máquina é liberada rapidamente Isso resulta em ruptura sob uma menor carga do que no caso de uma máquina mais rígida frequen temente acompanhada por uma explosão128 O comportamento exato depende das ca racterísticas da máquina não somente de sua rigidez longitudinal mas também de sua rigidez transversat 1253 A calibração adequada e regular das máquinas é essencial e é prescrita pela BS EN 1239042000 A mesma norma detalha o método de verificação do desempenho de uma máquina de ensaio Ruptura de corpos de prova à compressão Na página 307 analisouse a ruptura do concreto submetido à compressão uniaxial Entretanto o ensaio à compressão estabelece um sistema de tensões mais complexo com o desenvolvimento de esforços tangenciais entre as bases do corpo de prova e os pratos de aço da máquina de ensaio Em cada material a ação da compressão vertical a tensão nominal no corpo de prova resulta em expansão transversal devida ao efeito do coeficiente de Poisson Contudo o módulo de elasticidade do aço é de cinco a 15 vezes maior e o coeficiente de Poisson não mais do que duas vezes maior do que os valores correspondentes no concreto de modo que a deformação transversal no prato é menor do que a expansão transversal do concreto caso tenha movimentação livre Por exemplo Newman Lachance 1257 observaram que a deformação transversal do prato N de RT Os procedimentos e a periodicidade de calibração das máquinas de ensaio são nor malizados pela NBR NMISO 75001 2004 versão corrigida 2004 616 Propriedades do Concreto de aço é 04 dessa deformação no concreto a uma distância da interface suficiente para eliminar o efeito de contenção Pode ser dito então que o prato restringe a expansão transversal do concreto nas regiões do corpo de prova próximas às suas bases O grau de restrição exercido depende do atrito real existente Quando o atrito é eliminado pela aplicação de uma camada de grafite ou de cera nas superfícies de contato por exemplo os corpos de prova apresen tam maior expansão transversal e por fim fendem ao longo de todo o comprimento Com a atuação do atrito ou seja em condições normais de ensaio uma parte inter na do corpo de prova é submetida tanto à tensão de cisalhamento quanto à compressão A intensidade da tensão de cisalhamento diminui e a expansão transversal aumenta com o aumento da distância entre os pratos Como resultado da restrição em um corpo de prova ensaiado até a ruptura é gerado um cone ou uma pirâmide relativamente íntegro de altura aproximada a 112 d3 onde d é a dimensão transversal do corpo de prova 124 Caso o corpo de prova tenha altura maior do que cerca de l7d parte dele estará livre do efeito de contenção dos pratos Constatase que corpos de prova com alturas menores do que l5d apresentam resistência consideravelmente maior do que os de maior altura ver Figura 125 Portanto aparentemente quando a tensão de cisalhamento atua em conjunto com a compressão uniaxial a ruptura é postergada Dessa forma pode ser constatado que não é a tensão principal de compressão que induz a fissuração e a ruptura mas provavelmen te a deformação transversal por tração A ruptura real pode decorrer pelo menos em al guns casos da desintegração do núcleo do corpo de prova A deformação transversal é in duzida pelo coeficiente de Poisson e considerando 02 como o valor para esse parâmetro a deformação transversal é 15 da deformação axial por compressão Atualmente não se conhece o mecanismo exato da ruptura do concreto mas existem fortes indícios de que ela ocorra a uma deformaçãolimite de 0002 a 0004 na compressão e de 0000 l a 00002 na tração Devido à relação entre esta última e a primeira ser menor do que o coeficiente de Poisson do concreto concluise que as condições de ruptura por tração circunferencial são atingidas antes da deformaçãolimite por compressão ter sido alcançada O fendimento vertical foi observado em vários ensaios em corpos de prova cilíndricos em especial nos corpos de prova de alta resistência produzidos com argamassa ou pasta de cimento pura e também em concreto infiltrado com enxofre O efeito é menos frequente em concreto comum em que o agregado graúdo está presente devido a ele garantir conti nuidade transversal 124 A presença de fissuras verticais também foi confirmada por medi das de velocidade de onda ultrassônica ao longo e através do corpo de prova 1213 A determinação da verdadeira distribuição de tensões em uma situação nominal mente axial não necessariamente diminui o valor do ensaio de resistência à compressão como um parâmetro de comparação mas é preciso ter prudência ao tomar esses resul tados como uma medida real da resistência à compressão do concreto Efeito da relação altura diâmetro na resistência de corpos de prova cilíndricos Os cilindros padronizados possuem uma altura h igual a duas vezes o diâmetro d mas em algumas oportunidades são encontrados corpos de prova com outras proporções Esse em especial é o caso de testemunhos extraídos de estruturas de concreto em que Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 617 o diâmetro depende da dimensão da broca do equipamento de extração enquanto a al tura varia com a espessura do elemento Caso o testemunho tenha altura muito grande ele pode ser cortado antes do ensaio para a obtenção da relação hd igual a 2 Caso seja muito curto é necessário estimar a resistência do mesmo concreto como se fosse ensaiado em um corpo de prova com hd 2 A ASTM C 4204 e a BS EN 1250412009 fornecem fatores de correção Tabela 121 mas Murdock Kesler1214concluíram que a correção também depende do nível de resistência do concreto Figura 124 O concreto de alta resistência é menos afetado pela relação hd e pela forma do corpo de prova Os dois fatores devem ser relacionados já que existe comparativamente pouca diferença entre as resistências de cubos e de cilindros com hd l A influência da resistência sobre o fator de conversão é de importância prática para concretos de baixa resistência caso sejam ensaiados testemunhos com hd menor do que 2 Com a utilização dos fatores da ASTM C 4204 e mais ainda da BS EN 12504 1 2009 a resistência que seria obtida com relação hd igual a 2 seria superestimada Contudo a estimativa correta da resistência é particularmente importante nos casos de concretos de baixa resistência ou com suspeita de baixa resistência O padrão geral da influência da relação hd sobre a resistência de concretos de baixa e média resistência é mostrado na Figura 125 Para valores de hd menores do que 15 a resistência medida aumenta rapidamente devido à restrição dos pratos da máquina de ensaio Quando hd varia entre aproximadamente 15 e 4 a resistência é pouco influenciada e para valores entre 15 e 25 a resistência fica em torno de 5 da resistência do corpo de prova padrão hd 2 Para valores de hd superiores a 5 a resistência diminui rapidamente e o efeito da esbeltez fica perceptível Portanto aparentemente a escolha da relação hd padronizada igual a 2 é adequa da não somente devido ao efeito das bases ser praticamente eliminado o que faz existir uma região de compressão uniaxial no corpo de prova mas também devido a pequenas diferenças em relação a esse valor não afetarem significativamente o valor registrado da resistência Nenhuma correção é necessária para valores de hd entre 194e210 Tabela 121 Fatores normalizados para a correção da resistência de corpos de prova cilíndricos com diferentes relações hd Relação entre altura Fator de correção da resistência e diâmetro hlá ASTMC4204 BS EN 1250412009 200 100 100 175 098 097 150 096 092 125 093 087 100 087 080 N de RT A NBR 768012015 versão corrigida 2015 normaliza os procedimentos para a extração de testemunhos para a determinação da resistência à compressão e estabelece fatores de correção devida uma relação hld diferente de 20 618 Propriedades do Concreto 20 18 16 j E e 14 12 10 08 05 10 15 20 Relação hld Figura 124 Influência da relação altura diâmetro sobre a resistência aparente de corpos de prova cilíndricos de diferentes resistências 1214 j e 20 18 16 14 12 10 08 o 05 10 15 20 25 30 35 40 Relação hld Figura 125 Padrão geral da influência da relação altura diâmetro sobre a resistência apa rente de corpos de prova cilíndricos Aº Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 619 A influência da relação entre a altura e a menor dimensão transversal sobre a resis tência também se aplica a corpos de prova prismáticos Caso o atrito nas bases seja eliminado o efeito de hd sobre a resistência desapa rece mas isso é bastante difícil de ser obtido em ensaios de rotina O padrão geral da influência do calço entre o prato e o corpo de prova sobre a resistência de corpos de prova cilíndricos com diferentes valores de hd é apresentado na Figura 126 O efeito das bases diminui mais rapidamente quanto mais homogêneo for o mate rial portanto isso é menos visível em argamassas e provavelmente também em concretos com agregados leves de baixa ou moderada resistência em que a menor heterogenei dade decorre da menor diferença entre os módulos de elasticidade da pasta de cimento e do agregado do que em concretos com agregado normal Foi constatado que em concretos com agregados leves o valor da relação entre as resistências de um cilindro pa drão e de um cilindro com relação hd igual a 1 varia entre 095e0971215 1260 Entretanto isso não foi confirmado por ensaios realizados na Rússia com concreto produzido com agregados de argila expandida em que foi verificada uma relação aproximada a O 771259 Comparação entre as resistências de corpos de prova cilíndricos e cúbicos Observouse que o efeito de restrição gerado pelos pratos da máquina de ensaio se es tende por toda a altura do cubo mas não afeta parte do corpo de prova cilíndrico Portanto é de esperar que as resistências de corpos de prova cilíndricos e cúbicos pro duzidos com o mesmo concreto apresentem diferenças entre si Conforme as expressões para a conversão da resistência de testemunhos em re sistência de cubos equivalentes da BS 1881 1983 cancelada a resistência do cilindro o 5 o 05 10 15 20 25 30 Relação hld Figura 126 Resistência relativa de corpos de prova cilíndricos com diferentes relações h d e diversos tipos de calço entre o prato e o corpo de prova58 resistência do cilindro com h d 2 e sem calço considerada como 10 A sem calço B placa de gesso com 8 mm C placa de plástico com 25 mm 620 Propriedades do Concreto equivale a 08 da resistência do cubo mas na realidade não existe uma relação singular entre as resistências dessas duas formas de corpos de prova A relação entre as resistên cias aumenta significativamente com o aumento da resistência 1216 e é aproximadamente l em valores de resistência maiores do que l 00 MPa Também foi constatado que al guns outros fatores como por exemplo a condição de umidade do corpo de prova no momento do ensaio influenciam a relação entre as resistências Como a norma europeia BS EN 2061 2000 reconhece o uso de cilindros e de cubos ela apresenta uma tabela de equivalência de resistências dos dois tipos de corpos de prova de ensaios à compressão até 50 MPa determinada em cilindros Todos os valores da relação entre a resistência do cilindro e a do cubo variam em torno de 08 O CEBFIP Design Code121 apresenta uma tabela de equivalência similar mas acima de 50 MPa a relação de resistências cilindrocubo aumenta progressivamente atingindo 089 quando a resistência do cilindro é 80 MPa Nenhuma das tabelas deve ser utilizada com fins de conversão de uma resistência determinada em um tipo de corpo de prova no valor de resistência de outro tipo Para cada projeto deve ser usado um único tipo de corpo de prova para a determinação da resistência à compressão É difícil dizer qual tipo de corpo de prova é melhor mas até mesmo em países onde os cubos são o padrão parece haver uma tendência pelo menos para fins de pes quisa à utilização de cilindros em vez de cubos inclusive essa foi a recomendação da RILEM Réunion Internationale des Laboratoires dEssais et de Recherches sur les Matériaux et les Constructions uma organização internacional de laboratórios de en saios Acreditase que os cilindros resultem em uma maior uniformidade de resultados para corpos de prova nominalmente similares devido a sua ruptura ser menos influen ciada pela restrição das bases do corpo de prova Sua resistência é menos afetada pelas propriedades do agregado graúdo utilizado na mistura e a distribuição de tensões nos planos horizontais de um cilindro é mais uniforme do que em um corpo de prova de seção transversal quadrada Deve ser lembrado que os cilindros são moldados e ensaiados na mesma posição enquanto em um cubo a linha de ação da carga é perpendicular ao eixo de moldagem Elementos estruturais submetidos à compressão passam por uma situação semelhante à que ocorre nos cilindros e por essa razão tem sido sugerido que ensaios com cilindros sejam mais realistas Entretanto foi verificado que a relação entre as direções de molda gem e as de ensaio não exerce grande influência sobre a resistência de cubos produzidos com concreto não segregado e homogêneo 123 Figura 12 7 Além do mais conforme já citado a distribuição de tensões em qualquer ensaio à compressão é tal que o ensaio é somente comparativo não apresentando dados quantitativos em relação à resistência do elemento estrutural Ensaios de resistência à tração Embora o concreto não seja normalmente projetado para resistir à tração direta o conhecimento da resistência à tração é importante para a determinação da carga em que a fissuração inicia A ausência de fissuração é de importância considerável para a manutenção da continuidade de uma estrutura e em muitos casos para a prevenção da corrosão das armaduras Os problemas de fissuração surgem quando se desenvolve tração diagonal em função das tensões de cisalhamento mas o caso mais frequente de 50 o 40 gi E o E o OJ 30 e o o O Õ õ E E o O 20 ü o e o 10 o e o Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 621 10 20 30 40 Resistência média para ensaio normalizado MPa 50 Figura 127 Relação entre a resistência média de cubos de concreto ensaiados na direção de moldagem e de modo normalizado 12 3 fissuração decorre da retração restringida e de gradientes de temperatura A estimativa da resistência à tração do concreto contribui para o entendimento do comportamento do concreto armado ainda que os projetos estruturais na maioria dos casos não con siderem explicitamente a resistência à tração Uma abordagem sobre a fissuração foi apresentada no Capítulo 10 A resistência à tração também é de interesse para estruturas de concreto simples como barragens em condições de terremotos Outras estruturas como pavimentos ro doviários e de pistas de pouso são projetadas com base na resistência à flexão que implica em resistência à tração Existem três tipos de ensaios para determinação da resistência à tração tração direta tração na flexão e tração por compressão diametral A aplicação direta de uma força de tração pura isenta de excentricidade é muito difícil Apesar de ter havido algum sucesso com a utilização de tenazes extensoras 1219 é difícil evitar tensões secundárias como as induzidas pelas garras ou por pinos embuti dos Um ensaio de tração direta com o uso de placas aderidas às bases é prescrito pelo US Bureau of Reclamation 1217 Os outros dois tipos de ensaios de resistência à tração serão considerados a seguir Ensaios de resistência à tração na flexão Nesses ensaios um prisma de concreto simples é submetido à flexão com a utilização de um carregamento em dois pontos simétricos até a ruptura Em razão de os pontos de carga serem posicionados a 13 do vão o ensaio é denominado ensaio de carregamento nos terços A tensão de tração teórica máxima atingida na face inferior do prisma é conhecida como módulo de ruptura 622 Propriedades do Concreto Os prismas normalmente são ensaiados na posição de moldagem mas desde que o concreto não apresente segregação a posição do prisma no ensaio em relação à posi ção de moldagem não influencia o módulo de ruptura 1222 1223 A norma britânica BS EN 1239052000 prescreve o carregamento nos terços em prismas de 150 x 150 x 750 mm apoiados sobre um vão de 450 mm mas também podem ser utilizados prismas de 100 x 100 mm desde que o lado da viga seja no mínimo três vezes maior do que a dimensão máxima do agregado As exigências da ASTM C 7809 são semelhantes às britânicas Caso a ruptura ocorra dentro do terço médio do prisma o módulo de ruptura é calculado com base na teoria da elasticidade sendo portanto igual a PIJbd2 onde P carga total máxima no prisma Lvão b largura do prisma d altura do prisma Caso entretanto a ruptura ocorra fora do terço médio a uma distância a do apoio mais próximo sendo a a distância média medida na face tracionada do prisma mas não maior do que 5 do vão o módulo de ruptura é dado por 3Palbd1 Isso significa que é a máxima tensão de tração na seção crítica e não a tensão máxima no prisma que é considerada nos cálculos A recomendação da norma britânica é desconsiderar a ruptura fora do terço médio Existe também um ensaio para a resistência à flexão com aplicação central de car ga normalizado pela ASTM C 29308 e pela BS EN 1239052000 Nesse ensaio a rup tura ocorre quando a resistência à tração do concreto na face tracionada exatamente abaixo do ponto de aplicação da carga é atingida Por outro lado no caso do carrega mento nos terços um terço do comprimento da face inferior do prisma está submetido à tensão máxima de modo que a fissura crítica possa surgir em qualquer seção em um terço do comprimento do prisma Como a probabilidade de uma parte mais fraca para uma dada resistência estar sujeita à tensão crítica é consideravelmente maior no carregamento em dois pontos do que no central este último resulta em um maior valor de módulo de ruptura 122º sendo entretanto mais variável Em consequência disso o método de ensaio do carregamento central raramente é utilizado A expressão para o módulo de ruptura apresentada anteriormente nesta seção foi classificada como teórica devido a ser baseada na teoria de uma viga elástica em que a relação tensãodeformação é considerada linear de forma que se adota que a tensão de tração na viga seja proporcional à distância da linha neutra Na realidade como discutido no Capítulo 9 existe um crescimento gradual na deformação com o aumento da tensão acima de aproximadamente metade da resistência à tração Como consequência a forma da curva tensãodeformação real em carregamentos próximos à N de RT O ensaio para a determinação da tração na flexão é normalizado no Brasil pela NBR 121422010 O ensaio é realizado com a aplicação de carga em dois pontos conforme descrito Os cor pos de prova são ensaiados com as faces laterais da posição de moldagem posicionadas nos elementos de aplicação de carga O cálculo da resistência é feito conforme os procedimentos apresentados Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 623 ruptura é parabólica e não triangular Portanto o módulo de ruptura superestima a resistência à tração do concreto Raphael1252 mostrou que o valor correto da resistência à tração é cerca de 34 do módulo de ruptura teórico ver Figura 128 Existem mais razões possíveis para o porquê de o ensaio de módulo de ruptura re sultar em um valor mais alto de resistência do que o ensaio de tração direta realizado no mesmo concreto Inicialmente qualquer excentricidade acidental no ensaio de tração direta resulta em uma menor resistência aparente do concreto O segundo argumento é similar ao que explica a influência do arranjo de carga no valor do módulo de ruptura sob tração direta todo o volume do corpo de prova é submetido à tensão máxima de forma que a probabilidade da ocorrência de uma região mais fraca é alta O terceiro é que no ensaio à flexão a tensão máxima atingida na face pode ser maior do que na tração direta devido à propagação de uma fissura ser bloqueada por um material me nos tensionado próximo à linha neutra Portanto a energia disponível é menor do que a necessária para a formação de novas fissuras superficiais Essas diversas razões para a diferença entre o módulo de ruptura e a resistência à tração direta não são de igual importância No início deste capítulo foi citado que a resistência à flexão do concreto é de inte resse no projeto de pavimentos Entretanto o ensaio à flexão não é adequado para fins de controle ou de aceitação devido aos corpos de prova serem pesados e facilmente danificados Além disso o resultado do ensaio à flexão é bastante influenciado pelas condições de umidade do corpo de prova ver página 626 e de forma geral a variabi 5 4 6 o 3 e 2 Ui i O o Resistência à tração 34 do módulo de ruptura o 10 20 30 40 50 60 Resistência à compressão MPa Figura 128 Resistência à tração por compressão diametral e 3 4 do módulo de ruptura em relação à resistência à compressão do concreto baseada na ref 1252 624 Propriedades do Concreto idade do módulo de ruptura é grande 12115 Portanto é interessante estabelecer experi mentalmente uma relação entre o módulo de ruptura e a resistência à compressão em corpos de prova cilíndricos que são utilizados em ensaios de rotineiros122 A relação entre esses valores é discutida na página 324 Vários ensaios 12131 mostraram a existência de uma relação linear entre o módulo de ruptura e a resistência à tração por compressão diametral em uma determinada idade Essa conclusão é importante caso a resistência do pavimento de concreto precise ser determinada em campo a extração de testemunhos e a realização de ensaios à compres são ou à tração por compressão diametral neles é um procedimento muito mais fácil do que extrair prismas para os ensaios de módulo de ruptura Além do mais frequente mente são extraídos testemunhos para a verificação da espessura do pavimento Ensaio de resistência à tração por compressão diametral Neste ensaio um corpo de prova cilíndrico como o utilizado nos ensaios à compressão é posicionado com seu eixo horizontal entre os pratos de uma máquina de ensaio e a carga é aumentada até ocorrer a ruptura por tração indireta na forma de fendimento ao longo do diâmetro vertical Caso a carga seja aplicada segundo a geratriz superior um elemento do diâmetro vertical do cilindro Figura 129 é submetido à tensão de compressão vertical de 2P D 2 JCLD rD r l e à tensão de tração horizontal de 2PlrtLD onde P carga de compressão no cilindro L comprimento do cilindro D diâmetro r e D r distâncias do elemento desde os pratos p 1 1 t 1 Dr p Figura 129 Ensaio à tração por compressão diametral o o 2 e O O O o o e u o e u o O õ Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 625 Tração 1 Compressão o D6 D3 D2 2D3 5D6 D 2 1 o 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 T nLD ensaox 2P Figura 121 O Distribuição das tensões horizontais em um corpo de prova cilíndrico carrega do em uma largura de 1 12 do diâmetro1224 Crown copyright Entretanto imediatamente abaixo do ponto de carregamento seria gerada uma elevada tensão de compressão e na prática são colocadas duas tiras de um material para servir de calço como madeira ou aglomerado entre o cilindro e os pratos Sem os calços a resistência obtida é menor normalmente 8 A ASTM C 49604 prescreve tiras de madeira compensada de 3 mm de espessura e 25 mm de largura A norma bri tânica BS 1239062009 especifica tiras de chapa dura de fibras de madeira de 4 mm de espessura e 15 mm de largura A distribuição das tensões horizontais na seção que contém o diâmetro vertical resultante desse arranjo é mostrada na Figura 121 O A ten são é expressa em função de 2PlnLD e pode ser notado que há uma elevada tensão de compressão horizontal na proximidade dos pratos mas como ela é acompanhada por uma tensão de compressão vertical de grandeza comparável produzindo então um estado biaxial de tensões não ocorre a ruptura por compressão Durante o ensaio à tração por compressão diametral deve ser impedida a rotação dos pratos da máquina de ensaios em um plano perpendicular ao eixo do cilindro mas um pequeno movimento no plano vertical que contém o eixo pode ser admitido para ajustar um possível não paralelismo entre as geratrizes do cilindro Isso pode ser feito pelo uso de um dispositivo simples de rolamento entre um dos pratos e o cilindro A velocidade de aplicação da carga é estabelecida pela ASTM C 49604 e pela BS EN 1239062009 Os ensaios à tração por compressão diametral também podem ser realizados em cubos e em prismas e a carga é aplicada através de peças apoiadas sobre duas li nhas centrais de faces opostas do cubo O ensaio em cubos normalizado pela BS N de RT A norma brasileira para esse ensaio é a NBR 72222011 Os procedimentos são semelhantes aos das normas citadas As tiras de madeira para o calço devem ser de chapa dura de fibra de madeira ou de aglomerado com largura igual a 015 001 vezes o diâmetro em mm e altura de 35 05 mm 626 Propriedades do Concreto 1881 117 1983 substituída pela BS EN 1239062009 apresenta o mesmo resultado da tração por compressão diametral em cilindros 12144 ou seja a tensão de tração hori zontal é 2Plrta2 onde a é a aresta do cubo Isso significa que é somente o concreto do cilindro inscrito em um cubo que resiste à carga aplicada Uma vantagem do ensaio de compressão diametral é o fato de o mesmo tipo de corpo de prova poder ser utilizado tanto para ensaios à compressão quanto à tração Portanto o ensaio à tração por compressão diametral em cubos somente é de interesse em países onde o cubo é utilizado como corpo de prova padrão para os ensaios de resis tência à compressão Existem poucos dados disponíveis sobre o desempenho de ensaios de resistência à tração por compressão diametral em cubos O ensaio à tração por compressão diametral é de fácil realização e resulta em va lores mais uniformes do que os demais ensaios à tração 1224 A resistência obtida nesse ensaio é considerada mais próxima à resistência à tração direta do concreto sendo de 5 a 12 mais alta Entretanto tem sido citado que no caso de argamassas e de concretos com agregados leves esse ensaio apresenta resultados muito baixos Com agregados normais a presença de partículas grandes próximo à superficie de aplicação da carga pode influenciar o resultado 1286 Deve ser citado que conforme o ACI 31808 12124 o ensaio à tração por compressão diametral não deve ser utilizado com fins de verificar a conformidade Influência da condição de umidade durante o ensaio sobre a resistência Tanto as normas americanas quanto as britânicas estabelecem que todos os corpos de prova devem ser ensaiados em condição molhada ou úmida Essa condição apre senta a vantagem de ser mais facilmente reproduzida do que a condição seca que inclui vários graus de secagem Ocasionalmente um corpo de prova pode não estar em condição úmida e é im portante analisar as consequências dessa diferença em relação à condição normalizada Deve ser enfatizado que somente a condição imediatamente antes do ensaio é levada em conta presumindose que em todos os casos foi aplicada a cura usual No que diz respeito aos corpos de prova para a resistência à compressão o ensaio na condição seca resulta em maior resistência Foi sugerido 1251 que a retração por se cagem na superficie induza a ocorrência de compressão biaxial no interior do corpo de prova aumentado assim a resistência na terceira direção ou seja na direção de aplica ção da carga Entretanto ensaios mostraram que prismas de argamassa adequadamente curados1250 e testemunhos de concreto 12121 quando completamente secos apresentaram maior resistência à compressão do que quando ensaiados úmidos Esses corpos de prova não foram submetidos à retração diferencial de forma que não houvesse um sistema bia xial de tensões induzido O comportamento dos corpos de prova descrito anteriormen te vai ao encontro da ideia de que a perda de resistência devida à molhagem de um cor po de prova ensaiado à compressão seja causada pela expansão do gel de cimento pela água adsorvida 1232 As forças de coesão das partículas sólidas são então diminuídas Por outro lado na secagem a ação de cunha da água é interrompida e um aparente au mento na resistência do corpo de prova é registrado Os efeitos da água não são somente superficiais já que a imersão do corpo de prova na água exerce muito menos influência na resistência do que o encharcamento Por outro lado o ato de encharcar o concreto Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 627 com benzeno ou parafina materiais reconhecidos por não serem adsorvidos pelo gel de cimento não exerce influência na resistência O reencharcamento com água de corpos de prova secos em estufa reduz suas resistências ao valor de corpos de prova submetidos à cura úmida contínua desde que eles tenham o mesmo grau de hidratação 1232 Portanto a variação na resistência devida à secagem é aparentemente um fenômeno reversível A influência quantitativa da secagem varia foi observado um aumento da resistên cia à compressão de até 10 em um concreto de 34 MPa com secagem plena 1233 mas caso o período de secagem seja menor do que seis horas o aumento é em geral inferior a 5 Outros ensaios mostraram que a diminuição da resistência devida à molhagem por 48 horas variou entre 9 e 21 1249 Prismas ensaiados à flexão apresentaram comportamento oposto ao dos corpos de prova para compressão Um prisma deixado para secar antes do ensaio resulta em um menor módulo de ruptura do que um corpo de prova semelhante ensaiado em condição úmida12109 Essa diferença se deve às tensões de tração induzidas pela retração restringida an tes da aplicação da carga que resulta em tração na face inferior A magnitude da perda aparente da resistência depende da velocidade com que a umidade evapora da superfície do corpo de prova Deve ser enfatizado que esse efeito é distinto da influência da cura sobre a resistência Entretanto caso o corpo de prova seja pequeno e a secagem ocorra muito lenta mente de modo que as tensões internas possam ser redistribuídas e aliviadas pela fluên cia verificase um aumento na resistência Isso foi observado em ensaios em prismas de concreto 1231 e em briquetes de argamassa 123º Por outro lado a molhagem antes do ensaio de um corpo de prova totalmente seco reduz sua resistência 1231 e a interpretação desse fenômeno é controversa 12128 A resistência de corpos de prova cilíndricos ensaiados à tração por compressão dia metral não é afetada pela condição de umidade devido à ruptura ocorrer em um plano distante da superfície submetida à molhagem ou à secagem A temperatura do corpo de prova no momento do ensaio distinta da temperatura de cura influencia a resistência com temperaturas mais elevadas resultando em me nores valores de resistência tanto em corpos de prova para compressão quanto para flexão Figura 1211 Influência do tamanho do corpo de prova sobre a resistência O tamanho dos corpos de prova para ensaios de resistência é prescrito nas normas re levantes mas ocasionalmente mais de um tamanho é admitido Além disso de tempos em tempos surgem argumentações em favor do uso de corpos de prova menores Entre as vantagens apontadas estão corpos de prova menores são mais fáceis de manusear e têm menor probabilidade de serem danificados acidentalmente os moldes são mais ba ratos a capacidade das máquinas de ensaio pode ser menor e a quantidade de concreto utilizada é menor o que representa menor necessidade de espaço em laboratório para armazenamento e cura e também menor quantidade de agregados a ser processada1241 Por outro lado o tamanho do corpo de prova pode influenciar o valor da resistência e a variabilidade dos resultados Por essas razões é importante analisar detalhadamente a influência do tamanho do corpo de prova nos resultados dos ensaios 628 Propriedades do Concreto 120 til õl 100 til e 80 60 10 o 10 20 30 40 50 60 Temperatura no ensaio ºC Figura 1211 Influência da temperatura no momento do ensaio sobre a resistência A discussão da página 306 mostrou que o concreto é composto por elementos de resistência variável de modo que é sensato considerar que quanto maior for o volume de concreto submetido a uma tensão maior será a probabilidade de ele conter um ele mento com resistência extrema baixa Como resultado a resistência medida de um corpo de prova diminui com o aumento de seu tamanho e o mesmo acontece com ava riabilidade da resistência de corpos de prova de mesma geometria Devido à influência do tamanho do corpo de prova na resistência depender do desvio padrão da resistência Figura 1212 concluise que quanto maior for a homogeneidade do concreto meno res serão os efeitos do tamanho Desse modo o efeito do tamanho deveria ser menor em concretos com agregados leves mas isso não foi confirmado com nenhum grau de certeza embora exista amparo para essa hipótese nos dados disponíveis 1276 A Figura 1212 também pode explicar a razão de o efeito do tamanho praticamente desaparecer além de um determinado tamanho de corpo de prova para cada aumento de 10 vezes no tamanho do corpo de prova ele perde progressivamente menos resistência Na página 306 foi discutido o conceito do elo mais fraco Para utilizar esse con ceito é necessário conhecer a distribuição de valores extremos em amostras de um de terminado tamanho obtidas aleatoriamente de uma população com uma determinada distribuição de resistência Essa distribuição não é em geral conhecida e algumas con siderações sobre sua forma devem ser feitas Para isso é suficiente apresentar os dados de Tippett1234 sobre a variação da resistência e o desvio padrão de amostras de tamanho n em função da resistência e do desvio padrão de uma amostra unitária quando esta possui uma distribuição normal de resistência A Figura 1212 mostra essa variação na resistência para amostras quando n é igual a 10 102 103 e 105 Nos casos dos ensaios de resistência do concreto o interesse é na média dos extre mos em função do tamanho do corpo de prova Os valores médios das amostras coleta das aleatoriamente tendem a obedecer a uma distribuição normal de modo que a hipó tese desse tipo de distribuição quando são utilizadas amostras médias não introduz erros importantes e possui a vantagem de simplificar os cálculos Em alguns casos prá ticos foi observada a assimetria da distribuição que não deve decorrer de qualquer Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 629 16 n 100000 15 S 14 2 13 12 o li O 10 li 9 o 8 2 o 7 o O 6 o O 5 4 e 3 o Cl 2 1 o 6cr Scr 4cr 3cr 2cr lcr o lcr 2cr 3cr Resistência Ol C C a c E Ol Ol ü e o E Ol Ol E ii c Figura 1212 Distribuição da resistência em amostras de tamanho n para uma distribuição normal básica 1234 propriedade natural do concreto mas da rejeição de concretos com qualidade inade quada no canteiro que portanto não chegam a ser ensaiados 1235 Uma análise aprofun dada dos aspectos estatísticos dos ensaios não está no escopo deste livro 1 Influência do tamanho sobre os ensaios de resistência à tração A Figura 1212 mostra que tanto a resistência média quanto a dispersão diminuem com o aumento do tamanho do corpo de prova Resultados experimentais confirmaram esse padrão de comportamento em ensaios de módulo de ruptura122º 1223 ver Figuras 1213 e 1214 e também em ensaios à tração direta 1219 e indireta 1264 Rossi et ai 1297 realizaram ensaios à tração direta em corpos de prova cilíndricos de concreto com resistências à compressão entre 35 e 128 MPa e confirmaram a diminui ção da resistência à tração e da variabilidade dos resultados conforme o aumento do tamanho do corpo de prova A diminuição da resistência é maior quanto menor for a resistência do concreto ver Figura 1215 O coeficiente de variação também diminuiu com o aumento do tamanho do corpo de prova conforme mostrado na Figura 1216 mas não há efeito aparente da resistência do concreto nessa relação Rossi et ai 1297 ex 1 Ver J B Kennedy and A M Neville Basic Statistica Methodsfor Engineers and Scientists 3rd Ed New York and London Harper and Row 1986 630 Propriedades do Concreto 45 100 150 200 250 Largura e altura do prisma mm Figura 1213 Módulo de ruptura de prismas de diferentes tamanhos submetidos à aplicação central de carga e ao carregamento nos terços122º Crown copyright o 4 o o O e 2 ci o u o 76 X 102 152 X 152 203 X 203 251X25 1 Seção transversal do prisma mm Figura 1214 Coeficiente de variação do módulo de ruptura de prismas de diferentes tamanhos Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 631 Resistência à compressão MPa 128 6 e o til ê 4 til til e 2 o 30 60 90 120 150 180 Diâmetro do corpo de prova cilíndrico mm Figura 1215 Resistência à tração direta de corpos de prova cilíndricos ensaiados por Rossi eta1 97 em função do diâmetro do corpo de prova cilíndrico plicam essa influência da resistência em função da heterogeneidade dos componentes da mistura Especificamente o efeito do tamanho é uma função da relação entre o ta manho do corpo de prova e a dimensão máxima do agregado e da diferença de resistên cia entre as partículas do agregado e a argamassa circundante Essa diferença é pequena em concretos de resistência muito alta e também em concretos com agregados leves 1297 Os ensaios à tração por compressão diametral em corpos de prova cilíndricos de 150 mm de diâmetro por 300 mm de altura e de 100 mm de diâmetro por 200 mm de altura resultaram em uma relação média 12131 entre a resistência do primeiro e a do últi mo igual a 087 A resistência à tração por compressão diametral média dos corpos de prova maiores foi 29 MPa e o desvio padrão foi O 18 Para os menores o desvio padrão foi 027 Os coeficientes de variação foram respectivamente 62 e 82 Vale destacar que o coeficiente de variação da resistência à tração por compressão diametral dos cor pos de prova de 150 x 300 mm foi aproximadamente o mesmo valor do coeficiente da variação do módulo de ruptura determinado em prismas de seção igual a 150 x 150 mm produzidos com o mesmo concreto 12131 A influência do tamanho do corpo de prova cilíndrico sobre a resistência à tra ção por compressão diametral foi confirmada por Bafant et a 1294 com base tanto em ensaios próprios em discos de argamassa quanto em ensaios em corpos de prova cilíndricos de concreto realizados por Hasegawa et ai Em ambas as séries de ensaios o efeito do tamanho desaparece em corpos de prova de grandes dimensões tópico que será discutido na próxima seção 632 Propriedades do Concreto Resistência à compressão MPa 020 Õ o 015 ICO O e 010 C o u 56 005 o 30 60 90 120 150 180 Diâmetro do corpo de prova cilindro mm Figura 1216 Coeficiente de variação da resistência à tração direta de corpos de prova ci líndricos ensaiados por Rossi et ai 1297 em função do diâmetro do corpo de prova cilíndrico Também foi observado o efeito do tamanho em compactos de cimento ensaiados à tração por compressão diametraI 1293 O mesmo se aplica ao ensaio do anel ring test 1264 Influência do tamanho sobre os ensaios de resistência à compressão A partir de agora será analisada a influência do tamanho do corpo de prova na re sistência à compressão A Figura 1217 mostra a relação entre a resistência média e a dimensão de corpos de prova cúbicos enquanto a Tabela 122 apresenta valores rele vantes para o desvio padrão 1218 Corpos de prova prismáticos 1236 1237 e cilíndricos1238 exibem comportamento semelhante Figura 1218 Os efeitos do tamanho não são é claro limitados ao concreto tendo sido observados também em anidrita 1239 e em outros materiais É interessante destacar que o efeito do tamanho deixa de existir a partir de um determinado tamanho de modo que o aumento além desse limite não resulta em diminuição da resistência tanto à compressão 1238 quanto à tração por compressão Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 633 110 1 1 à Akroyd V Harman l Neville o 105 o i õl 100 o e U l 95 90 o 51 102 152 203 254 Dimensão do corpo de prova cúbico mm Figura 1217 Resistência à compressão de corpos de prova cúbicos de diferentes tamanhos 35 diametraI 1294 Com base na Figura 1218 o US Bureau of Reclamation 1277 cita que a curva de resistência se torna paralela ao eixo horizontal dos tamanhos no diâmetro de 457 mm ou seja a resistência dos corpos de prova cilíndricos de diâmetros 457 61 O e 914 mm é a mesma O mesmo estudo mostrou que a diminuição da resistência com o aumento do tamanho do corpo de prova é menos acentuada em misturas po bres do que nas ricas Por exemplo a resistência de corpos de prova cilíndricos de 457 e 610 mm relativamente aos de 152 mm é de 85 para misturas ricas mas de 93 para misturas pobres Esses dados experimentais são importantes para refutar a especulação de que caso o efeito do tamanho seja extrapolado para grandes estruturas pode ser esperado um valor de resistência perigosamente baixo Evidentemente isso não ocorre visto que a ruptura localizada não é equivalente ao colapso Tabela 122 Desvio padrão de corpos de prova cúbicos de diferentes tamanhos121ª Desvio padrão de corpos de prova cúbicos de tamanho Grupo A B e D 706 mm MPa 275 150 145 174 127 mmMPa 152mmMPa 209 139 112 097 103 097 136 105 634 Propriedades do Concreto til j til e 110 105 100 95 90 85 80 o I 200 400 600 800 Diâmetro do corpo de prova cilíndrico mm 1000 Figura 1218 Resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos de diferentes ta man hos 1238 Os diversos resultados de ensaios sobre os efeitos do tamanho são de interesse já que esses efeitos são atribuídos a várias causas como efeito parede relação entre o ta manho do corpo de prova e a dimensão máxima do agregado tensões internas geradas pelas diferenças de temperatura e umidade entre a superfície e o interior do corpo de prova tensão tangencial na superfície de contato entre os pratos da máquina de ensaio e o corpo de prova devida ao atrito ou à deformação do prato e diferenças na eficácia da cura Esta última sugestão por exemplo é contestada por Gonnerman 124º Figura 1219 cujos resultados mostram que corpos de prova de diferentes tamanhos e formas ganham resistência com a mesma velocidade Em relação a esse tema Day Haque 1290 demonstraram que a relação entre a resistência de corpos de prova cilíndricos de 150 x 300 mm e a de corpos de 75 x 150 mm não é afetada pelo método de cura Dentro do espectro das dimensões dos corpos de prova utilizados normalmente o efeito do tamanho sobre a resistência não é grande mas é significativo e deve ser consi derado em trabalhos de grande precisão e em pesquisas A partir da análise de numero sos dados de ensaios 1265 foi sugerida uma relação geral entre a resistência à compressão do concreto e a forma e a dimensão do corpo de prova em termos de Vhd hd onde V é o volume do corpo de prova h é sua altura e d é sua menor dimensão transversal A Figura 1220 mostra o ajuste dos dados experimentais à relação proposta A validade da forma da relação para concretos de alta resistência também foi confirmada 12148 Na tração direta registrouse que a resistência é proporcional a V onde n varia entre 002 e 004 dependendo do tipo de agregado 1291 Portanto caso corpos de prova cilíndricos de diâmetro igual a 150 mm possuíssem resistência igual a 10 corpos de prova de 50 mm teriam uma resistência de 105 a 108 enquanto para os corpos de prova de 200 mm a resistência estaria entre 097 e 099 O mesmo comportamen to foi observado em corpos de prova prismáticos Em relação ao coeficiente de varia Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 635 40 e o til 30 o a o u til til 20 e 150 x l50mm tt L 150 x300m m 00 200x410mm Prismas 150 x300m m xx 200x410mm Cubos 150 mm oo 200 mm o 7 dias 28 dias 3 meses 1 ano Idade escala logarítmica Fígura 1219 Efeito da idade sobre a resistência à compressão de corpos de prova de diferen tes formas e tamanhos mistura 1 5 em volume ção verificouse que ele diminui conforme o tamanho do corpo de prova aumenta1291 Torrent1 292 confirmou que o volume de um concreto altamente tensionado exerce influência direta sobre a resistência do concreto em vários ensaios à tração Essa des crição foi utilizada para designar concretos submetidos a até aproximadamente 95 da tensão máxima A expressão de Torrent inclui o termo V mas em seus ensaios n parece ser independente do tipo de agregado ou da relação águacimento A discussão nesta seção mostra que dentro do espectro de tamanhos usuais de corpos de prova a influência do tamanho sobre a resistência média não é grande para a maioria dos fins práticos Entretanto devido à grande dispersão dos resultados ob tidos com corpos de provas menores eles devem ser utilizados em maior número para fornecer a mesma precisão da média São necessários de cinco a seis corpos de prova cúbicos de concreto de 100 mm em vez de três cubos de 150 mm 1242 ou cinco cubos de argamassa de 13 mm em vez de dois cubos de l 00 mm 1243 A substituição do conjunto de três corpos de prova cilíndricos de 150 x 300 mm geralmente utilizados para ensaios de resistência à compressão por corpos de prova ci líndricos de 75 x 150 mm implica um aumento do coeficiente de variação dos resultados da resistência aos 28 dias de tipicamente 3 7 para 851288 Esse aumento da variabili dade é uma severa desvantagem da utilização de corpos de prova menores 636 Propriedades do Concreto 12 r A o 56 0697 h b1S2 V l52hd d 04 l o 2 6 8 Figura 1220 Relação geral entre a relação da resistência de corpos de prova com a resis tência de cubos de 152 mm fb152 e V 152hd h d onde Vé o volume do corpo de prova h é sua altura e d é sua menor dimensão transversal todas as dimensões em mm Tamanho do corpo de prova e do agregado Caso a dimensão máxima do agregado seja grande em relação à dimensão do molde o adensamento do concreto e a uniformidade da distribuição das partículas maiores do agregado são afetados Isso é conhecido como efeito parede devido à parede influenciar a compactação do concreto a quantidade de argamassa necessária ao preenchimento do espaço entre a parede e as partículas do agregado graúdo é maior do que a neces sária no interior da massa e portanto maior do que a quantidade de argamassa dis ponível em um concreto bem proporcionado Figura 1221 Em ensaios em corpos de prova cúbicos de 1016 mm de concretos com agregados de 1905 mm foi constatada a necessidade de um aumento de 10 na quantidade de areia em relação à massa total de agregado para a obtenção do adensamento pleno em comparação a um concreto utilizado em uma seção de dimensões infinitas 1244 Para compensar essa deficiência de material fino durante a produção real de corpos de prova deveria ser adicionada arga massa do restante da mistura O efeito parede é mais pronunciado quanto maior for a relação superfícievolume do corpo de prova e portanto é menor em corpos de prova para ensaios à flexão do que em cubos ou cilindros Para minimizar o efeito parede várias normas estabelecem a dimensão mínima do corpo de prova em relação à dimensão máxima do agregado As normas britânicas BS 18811081983 e BS 18811101983 ambas canceladas admitem respectivamente a utilização de cubos de 100 mm e de cilindros de 100 x 200 mm com agregados de di mensão máxima de 20 mm Cubos de 150 mm e cilindros de 150 x 300 mm podem ser usados com agregados de até 40 mm A ASTM C 19207 estabelece que o diâmetro do Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 637 Figura 1221 Efeito parede corpo de prova cilíndrico ou a dimensão mínima do prisma seja no mínimo três vezes a dimensão nominal máxima do agregado Em algumas situações quando a dimensão do agregado excede o valor admitido para o molde a ser utilizado admitese a separação do agregado de tamanho superior por peneiramento Essa operação é denominada peneiramento do concreto fresco e deve ser realizada de forma rápida para evitar a secagem o material peneirado deve ser mis turado manualmente mais uma vez Embora possa ser esperado que a relação água cimento do concreto peneirado não seja alterada tanto o teor de cimento quanto de água aumentam e geralmente observase um aumento da resistência Por exemplo foi relatado que o peneiramento de partículas maiores do que 1905 mm de uma mistu ra originalmente produzida com agregado de dimensão máxima de 38 1 mm implicou aumentos de 7 na resistência à compressão e de 15 na resistência à flexão 1245 Em outro projeto o peneiramento de partículas contidas na fração de 38 1 a 1524 mm resultou em um aumento da resistência à compressão de 17 a 29127 Em concretos com ar incorporado o peneiramento do concreto fresco produz alguma perda de ar e consequentemente o aumento da resistência Esses dados mostram não somente o efeito da alteração da composição da mistura mas também a influência da dimensão máxima do agregado em si ver página 180 Os dados limitados do efeito do peneiramento do concreto fresco sobre a resistên cia à tração direta 1287 não possibilitam uma conclusão geral Ensaios em testemunhos O objetivo fundamental da determinação da resistência de corpos de prova de concreto é estimar a resistência do concreto na estrutura real A palavra estimar é enfatizada e de fato não é possível obter nada mais do que uma indicação da resistência do con N de RT A NBR 57382015 estabelece que o corpo de prova deve ser no mínimo três vezes maior do que a dimensão nominal máxima do agregado graúdo do concreto O peneiramento é permitido para a separação dos agregados de dimensão excedente O procedimento de peneira mento é normalizado pela NBR NM 36 1998 638 Propriedades do Concreto ereto na estrutura devido a ela ser entre outras coisas dependente da adequação do adensamento e da cura Conforme mostrado anteriormente neste capítulo a resistência do corpo de prova depende de sua forma suas proporções e seu tamanho de modo que o resultado do ensaio não indica o valor da resistência intrínseca do concreto Apesar disso se entre dois conjuntos de corpos de prova similares produzidos a partir de dois concretos um deles for mais resistente em nível estatístico significativo será sensato concluir que o concreto representado por esses corpos de prova também é mais resisten te Existem alguns métodos para a determinação da resistência do concreto em campo mas deve ser ressaltada a limitação para a interpretação dos dados Caso a resistência à compressão obtida em corpos de prova padrão seja menor do que o valor especificado ou o concreto na estrutura também possui um valor infe rior ou o corpo de prova não representa fielmente o concreto da estrutura Esta última hipótese é frequentemente apresentada em disputas sobre a aceitação ou não de uma parte suspeita da estrutura Os corpos de prova podem ter sido movimentados durante a pega expostos ao congelamento antes de alcançar resistência suficiente ou curados de forma inadequada ou os resultados são simplesmente questionados A discussão é frequentemente resolvida por ensaios em testemunhos de concreto extraídos do elemento suspeito Caso o objetivo seja determinar a resistência potencial do concreto utilizado devem ser feitas correções em relação às condições reais Os testemunhos também podem ser extraídos para a determinação da resistência real do concreto na estrutura A diferença entre os dois objetivos deve estar clara quando os resultados forem analisados A escolha dos locais das extrações também depende do objetivo do ensaio Eles podem ser a estimativa da resistência de uma parte crítica da estrutura ou de uma parte com suspeita de ter sido danificada pelo congelamento por exemplo ou alternativamente a estimativa de um valor representativo para toda a estrutura caso em que uma escolha aleatória dos locais de extração é interessante Os testemunhos também podem ser utilizados para detectar segregação e falhas de concretagem ou para verificar a aderência entre juntas de concretagem ou a espessura de um pavimento Os testemunhos são extraídos por uma broca rotativa com coroa de diamante Des se modo é obtido um corpo de prova cilíndrico algumas vezes contendo fragmentos de armadura e normalmente com superficies das bases não planas e perpendiculares O testemunho deve ser imerso em água capeado e ensaiado à compressão em condi ção úmida conforme a BS EN 1250412000 ou a ASTM C 4204 Entretanto o ACI 318022124 especifica a condição de umidade correspondente ao ambiente de serviço Ensaios japoneses 12116 mostraram que o ensaio em condição seca resulta em valores de resistência tipicamente cerca de 10 mais elevados do que os ensaios realizados em condição úmida A influência da relação alturadiâmetro do testemunho sobre a resistência obtida foi considerada na página 617 Caso a resistência dos testemunhos seja relacionada à re N de RT No original é utilizada a expressão potential strength mas no Brasil essa expressão é normalmente utilizada para o valor obtido no ensaio do corpo de prova de concreto moldado curado e ensaiado em condições normalizadas ou seja para a máxima resistência possível de ser obtida por um determinado concreto Para o valor da resistência do concreto na estrutura são utilizadas as expressões resistência efetiva ou resistência real Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 639 sistência de corpos de prova cilíndricos padrão com relação hld igual a 2 essa relação no testemunho deve ser aproximada a 2 Quando são utilizados cubos como corpos de prova padrão existem algumas vantagens no uso de testemunhos com relação hld igual a 1 devido aos cilindros com essa relação resultarem em uma resistência bastante próxima à obtida em cubos Para relações entre 1 e 2 deve ser aplicado um fator de correção Mei ninger et a 1283 observaram que esse fator é o mesmo para testemunhos ensaiados em condição úrnida ou seca mas inferior ao indicado pela ASTM C 4204 ver Tabela 121 Testemunhos com relações hld inferiores a 1 apresentam resultados não confiáveis e a BS EN 1250412009 prescreve um valor mínimo de 095 antes do capeamento mas segundo a BS 18811201983 a espessura do capeamento não deve exceder 10 mm em nenhuma posição Essa limitação deve ser atendida embora na prática a altura do testemunho possa ser determinada pela espessura do concreto É possível a montagem de corpos de prova a partir de testemunhos extraídos de pequenas dimensões 1296 Uso de testemunhos de pequenas dimensões Tanto as normas britânicas quanto as americanas especificam o valor de 94 mm como diâmetro mínimo do testemunho com a ressalva de que esse diâmetro deve ser pelo me nos três vezes a dimensão máxima do agregado a ASTM C 4204 entretanto admite como valor mínimo absoluto a relação entre os dois tamanhos igual a 2 Apesar disso há circunstâncias em que somente testemunhos de reduzidas dimen sões podem ser extraídos seja devido ao risco de dano estrutural seja devido à densidade da armadura ou ainda por razões estéticas Nesses casos algumas normas admitem o uso de testemunhos com diâmetro de 50 mm Esses testemunhos pequenos podem infrin gir a exigência da relação mínima entre o diâmetro do testemunho e a dimensão do agre gado e a operação de extração pode influenciar a aderência entre o agregado e a pasta de cimento endurecida circundante 1298 Ensaios12127 mostraram que quando a dimensão máxima do agregado é 20 mm testemunhos de 50 mm resultam em uma resistência apro ximadamente 10 inferior à de testemunhos de 100 mm Outros ensaios1211º realizados aos 28 dias em corpos de prova cúbicos com resistências entre 20 e 60 MPa indicaram diferenças entre 3 e 6 Uma boa correlação entre a resistência de testemunhos de 28 mm de diâmetro e a resistência de cubos foi obtida em ensaios laboratoriais em concretos com agregados de dimensão máxima entre 30 e 25 mm1278 ver Figura 1222 De modo geral tendo em vista os numerosos fatores influentes na resistência de testemunhos em comparação com a relativa uniformidade dos corpos de prova padrão N de RT As normas NBR 768012015 versão corrigida 2015 e NBR 768022015 tratam da extração do preparo do ensaio e da análise de testemunhos A primeira se aplica a testemunhos cilíndricos e à resistência à compressão e a segunda a testemunhos prismáticos e à resistência à tração na flexão Segundo a primeira parte da norma 7680 a relação hd não deve ser maior do que 2 ou menor do que 1 após o preparo das bases Somente no caso da impossibilidade de obtenção de testemunhos com a altura mínima é permitida a montagem de corpos de prova a partir de testemu nhos de pequenas dimensões Em relação à condição de umidade no ensaio quando o concreto da região da estrutura em análise não estiver em contato com a água os ensaios devem ser realizados após armazenamento em exposição ao ar no ambiente de laboratório por no mínimo 72 horas Caso o concreto da estrutura esteja em contato com a água os testemunhos devem ser mantidos em tanque de cura ou em câmara úmida por no mínimo 72 horas sendo ensaiados saturados 640 Propriedades do Concreto 60 50 6 40 o D l u o 30 O e 1 20 i 10 o 10 20 30 40 50 60 Resistência do testemunho MPa Figura 1222 Relação entre a resistência de testemunhos de 28 x 28 mm e a resistência de cubos de 150 mm com dimensão máxima do agregado entre 25 e 30 mm127 moldados o efeito do tamanho do testemunho pode ser considerado sem importância Entretanto testemunhos pequenos possuem maior variabilidade do que testemunhos de dimensões padrão Os valores típicos 12100 dos coeficientes de variação são de 7 a 10 para testemunhos de 50 mm e de 3 a 6 para testemunhos de 150 mm É possí vel então concluir que para uma determinada precisão da estimativa da resistência a quantidade requerida de testemunhos de 50 mm é provavelmente três vezes maior do que a quantidade julgada adequada para testemunhos de 100 ou 150 mm Da mesma forma quando o diâmetro do testemunho é menor do que três vezes a dimensão máxi ma do agregado um maior número de testemunhos deve ser ensaiado Fatores influentes na resistência dos testemunhos A resistência dos testemunhos é em geral menor do que a de corpos de prova cilíndri cos padrão em parte devido aos procedimentos de extração e em parte pela condição de cura em campo ser quase invariavelmente inferior à cura prescrita para os corpos N de RT A NBR 76801 2015 versão corrigida 2015 estabelece que o diâmetro mínimo pre ferencial deve ser maior ou igual a 100 mm Em casos de concentração excessiva de armaduras é permitida a extração de testemunhos de diâmetro de 75 mm Em algumas situações específicas desde que acordado entre os envolvidos podem ser utilizados testemunhos com diâmetro menor do que 75 mm de no mínimo 50 mm sendo que nesses casos o número mínimo de testemunhos deve ser o dobro em relação às outras dimensões Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 641 de prova padrão Entretanto mesmo com uma extração cuidadosa existe um elevado risco de danos Esse efeito parece ser maior em concretos mais resistentes e foi sugerido por Malhotra 1299 que a redução na resistência possa chegar a 15 para concretos de 40 MPa A Concrete Society12100 considera razoável uma redução de 5 a 7 Entretanto há dificuldade em distinguir o efeito da extração já que o histórico de cura dos testemunhos é forçosamente diferente do histórico de cura dos corpos de prova moldados Essa dificuldade é reforçada pelo fato de o histórico exato de cura da estrutura ser normalmente de difícil determinação de modo que o efeito da cura sobre resistência de testemunhos é incerto Para estruturas curadas conforme as práticas recomendadas Petersons1267 registrou que a relação entre a resistência de testemunhos e a resistência de corpos de prova cilíndricos padrão de mesma idade é sempre menor do que 1 e que diminui com o aumento da resistência do concreto Valores aproximados dessa relação são pouco menor do que 1 quando a resistência do cilindro é 20 MPa e O 7 quando esse valor é 60 MPa Como os testemunhos frequentemente são extraídos após os corpos de prova cilíndricos terem sido ensaiados aos 28 dias podem não existir corpos de prova de idade comparável à idade dos testemunhos mas de vez em quando surgem argu mentos de que testemunhos extraídos de concretos com vários meses de idade devam possuir resistência mais elevada do que aos 28 dias Aparentemente esse não é caso na prática ver Figuras 1223 e 1224 e existem evidências de que o concreto em campo em geral ganha pouca resistência após 28 dias 121º2 12103 Ensaios em concre tos de alta resistência 12112 mostram que embora a resistência dos testemunhos au mente com a idade essa resistência mesmo até a idade de um ano permanece menor do que a resistência aos 28 dias de um corpo de prova cilíndrico padrão conforme mostrado na Tabela 123 Esses resultados corroboram a opinião de Petersons12104 de que em condições usuais o aumento da resistência após 28 dias é de 10 aos três meses e de 15 aos seis meses Portanto o efeito da idade não é de fácil consideração mas na falta de uma cura bem realizada não deve ser esperado nenhum aumento na resistência com a idade e nenhuma correção deve ser utilizada na interpretação dos resultados da resistência dos testemunhos 12100 O local na estrutura da extração do testemunho pode influenciar sua resistência Caso o testemunho tenha sido obtido de um concreto submetido à tração sua resistên cia pode ser baixa devido à presença de fissuras 12114 isso pode resultar em uma ideia falsa sobre a resistência do concreto da estrutura A posição do testemunho em relação ao sentido de lançamento também é relevan te Os testemunhos normalmente possuem menor resistência na região próxima à ca mada superior da estrutura seja ela um pilar uma parede uma viga ou uma laje Com o aumento da distância em relação à superfície a resistência do testemunho aumenta 1267 mas após cerca de 300 mm não há mais incremento A diferença pode chegar a 10 ou até 20 No caso de lajes a cura inadequada reforça essa diferençaAs resistências à compressão e à tração são igualmente afetadas 12105 Esse modelo de comportamento entretanto não é geral pois alguns ensaios não indicaram variação significativa da re sistência do testemunho com a altura 12112 Provavelmente essa variação da resistência se deve à água exsudada aprisionada aliada a variações no adensamento Quando esses fatores não ocorrem não há variação da resistência com a altura 642 Propriedades do Concreto 150 2 O 125 O o e 100 o O 75 o e e E 50 O o e 25 ii o 1 3 7 28 91 364 Idade escala logarítmica dias Figura 1223 Desenvolvimento da resistência com o tempo de testemunhos de concreto pro duzidos com cimento Tipo 1 expresso como uma porcentagem da resistência aos 28 dias de corpos de prova cilíndricos padronizados 38 MPa A corpo de prova cilíndrico padrão 8 testemunho extraído de laje bem curada ensaiado em condição seca C testemunho extraído de laje bem curada ensaiado em condição úmida O testemunho extraído de laje com cura inadequada ensaiado em condição seca e E testemunho extraído de laje com cura inade quada ensaiado em condição úmida 12º1 A presença de água de exsudação aprisionada também pode ser em parte respon sável pela influência citada da orientação do testemunho vertical ou horizontal sobre sua resistência Verificouse que testemunhos extraídos horizontalmente possuem um valor de resistência normalmente 8 menor 12106 Esse efeito é similar ao efeito da água de exsudação na resistência de corpos de prova cúbicos ver página 613 As expressões de conversão da BS EN 1250412009 distinguem testemunhos extraí dos horizontalmente daqueles extraídos verticalmente e a relação da resistência entre o primeiro e o segundo é igual a 092 Entretanto caso não exista água de exsudação apri sionada no concreto essa correção pode não ser válida É possível também que as difi culdades na extração horizontal contribuam para a menor resistência desses testemunhos A norma britânica BS EN 1250412009 também apresenta fatores de correção que consideram o enfraquecimento devido à presença de armadura transversal no testemu nho Embora alguma influência da presença de armadura na resistência seja esperada as informações sobre esse tema são contraditórias Publicações de Malhotra 1299 e de Loo et at 12132 citam alguns ensaios em que não foi observada redução da resistência e outros em Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 643 A º 1 3 7 28 91 364 Idade escala logarítmica dias Figura 1224 Desenvolvimento da resistência com o tempo de testemunhos de concreto pro duzidos com cimento Tipo 111 expresso como uma percentagem da resistência aos 28 dias de corpos de prova cilíndricos padronizados 38 MPa A corpo de prova cilíndrico padrão 8 testemunho extraído de laje bem curada ensaiado em condição seca C testemunho extraído de laje bem curada ensaiado em condição úmida O testemunho extraído de laje com cura inadequada ensaiado em condição seca e E testemunho extraído de laje com cura inade quada ensaiado em condição úmida 121º1 que a redução variou entre 8 e 18 A redução parece ser maior quando a relação altura diâmetro do testemunho é igual a 2 do que para relações menores 12132 A Concrete Socie ty12100 também cita uma diminuição da resistência em função da posição da armadura O efeito será maior quanto mais distante a armadura estiver das bases do testemunho Tabela 123 Desenvolvimento da resistência de testemunhos2 com a idade baseada na referência 12112 Resistência MPa Resistência do testemunho Corpos de prova em relação à resistência aos Idade dias cilíndricos padrão Testemunhos 28 dias de cilindros padrão 7 660 579 072 28 804 585 073 56 860 612 076 180 979 706 088 365 1013 754 094 2 Testemunhos extraídos de pilares curados com uma película de cura 644 Propriedades do Concreto Os ensaios de Loo et a 12132 confirmaram que a armadura transversal em um tes temunho com relação hld igual a 2 causa a redução de sua resistência mas o efeito é decrescente com a diminuição da relação hld Quando essa relação é 1 a armadura não exerce efeito sobre a resistência medida independentemente de sua posição no testemu nho Esse efeito está relacionado com a distribuição de tensões em cilindros com vários valores de relação alturadiâmetro ver página 619 Quando essa relação é igual a 1 ou em um cubo não há tensão transversal de tração no corpo de prova e a armadura é suficientemente capaz de resistir à compressão vertical Tendo em vista os diversos fatores envolvidos e os dados conflitantes não há ne nhum fator confiável que considere a presença de armadura transversal A melhor so lução se possível é extrair testemunhos de locais que não contenham armadura não somente devido às complicações na determinação da resistência mas mais importante devido ao corte da armadura poder causar consequências estruturais altamente inde sejáveis A presença de armadura paralela ao eixo do testemunho não é admissível em nenhuma situação Relação entre a resistência dos testemunhos e a resistência da estrutura Deve ser enfatizado que a resistência dos testemunhos convertida em resistências de cilindros de dimensões padronizadas ou de cubos representa na melhor das hipóteses a resistência do concreto em campo Essas resistências não devem ser equiparadas à re sistência de corpos de prova padrão a qual representa a resistência potencial de um de terminado concreto ver página 606 De fato a partir da revisão apresentada sobre os diversos fatores influentes na resistência dos testemunhos fica visível que não é tarefa fácil a análise de sua resistência em relação à resistência especificada aos 28 dias Vários relatos 129912103 sugerem que mesmo com excelentes condições de lançamento e de cura a resistência dos testemunhos tem pouca pro habilidade de atingir mais do que 70 a 85 da resistência de corpos de prova padrão Essa hipótese é adotada pelo ACI 31808 12124 que considera que o concreto da parte da estrutura representada pelo testemunho será adequado se a resistência média de três testemunhos for pelo menos 85 da resistência especificada e se nenhum valor individual apresentar resistência inferior a 75 do valor especificado Não é realizada nenhuma correção em relação à idade Deve ser destaca N de RT A NBR 768012015 versão corrigida 2015 estabelece coeficientes para corrigir as interferências nos resultados dos ensaios São quatro coeficientes k1 k 2 k3 e k4 relativos respec tivamente a relação hd efeito do broqueamento em função do diâmetro do testemunho direção da extração em relação ao lançamento do concreto e efeito da umidade do testemunho N de RT Em relação às armaduras a NBR 768012015 versão corrigida2015 cita que visan do à integridade da estrutura armaduras não podem ser cortadas devendo ser utilizado um detector de metais para evitar o corte Os testemunhos devem ser íntegros sem fissuras segregações ondula ções e não podem conter materiais estranhos Os testemunhos que contenham os defeitos citados de vem ser descartados Em relação a barras de aço são admitidos testemunhos que contenham barras de aço em direção ortogonal ângulo variável entre 80 e 100º ao eixo desde que as barras tenham diâmetro nominal máximo de 10 mm A existência de barras cruzadas na mesma seção dentro do terço médio da altura do testemunho ou a falta de aderência da barra ao concreto é motivo para descarte do testemunho Apesar disso é feita a observação que sempre que possível devem ser eli minadas barras eventuais existentes em testemunhos com fins de ensaio de resistência à compressão Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 645 do que segundo o ACI 31895 os testemunhos são ensaiados em condição seca caso a estrutura esteja nessa condição em serviço o que deve resultar em maior resistência do que se ensaiados conforme as normas americana e britânica ver página 626 Portanto as exigências apresentadas são relativamente favoráveis É interessante destacar que a tolerância de 85 é aplicada também ao concreto projetado conforme o ACI 506290 12133 Entretanto uma vez que o concreto projetado é aceito com base na resistência de testemunhos e não de corpos de prova moldados não existe razão lógica para essa tolerância 12111 Em algumas situações podem ser extraídos prismas de pavimentos rodoviários ou aeroportuários pela utilização de serras de diamante ou de carbeto de silício Esses tes temunhos são empregados em ensaios à flexão conforme a ASTM C 4204 mas pelo menos quando são utilizados agregados silicosos os resultados desses ensaios são signi ficativamente inferiores aos de ensaios em prismas semelhantes moldados 1223 O corte de prismas não é muito usado e os meios de evitar seu uso foram discutidos na página 624 Ensaio de corpos de prova cilíndricos moldados no local Tem sido repetidamente citado que o ensaio de corpos de prova padrão à compressão mostra uma medida da resistência potencial do concreto e não da resistência do con creto na estrutura O valor desta última não pode ser obtido diretamente de ensaios em corpos de prova produzidos à parte Além disso em algumas situações é necessário determinar a resistência do concreto na estrutura real por exemplo para fins de deci dir o momento da remoção de fôrmas da aplicação de protensão ou da submissão da estrutura a carregamento Também pode ser o objetivo a verificação da eficácia da cura ou da proteção contra o congelamento Um modo de obtenção da informação necessária é pelo uso de corpos de prova cilíndricos moldados no local a partir de moldes removíveis Esses moldes especiais são fixados em suportes tubulares no interior das fôrmas da estrutura antes do lan çamento do concreto conforme mostrado na Figura 1225 Esse método de ensaio é de uso restrito a lajes com espessuras de 125 a 300 mm e é normalizado pela ASTM C 87304 Os moldes são preenchidos durante o lançamento do concreto nas fôrmas das lajes e portanto as condições de cura e de temperatura da laje e do corpo de prova são similares 12122 Ainda assim o adensamento do concreto no molde não é idêntico ao adensamento do concreto na estrutura Em consequência a resistência desses corpos de prova é adotada pela ASTM C 87304 como sendo cerca de 10 mais elevada do que a resistência de testemunhos extraídos de regiões vizinhas N de RT A NBR 57382015 especifica um procedimento para a obtenção de corpos de prova destinados à verificação das condições de proteção e de cura do concreto Os corpos de prova são moldados de maneira convencional e após a desmoldagem devem ser armazenados sobre a estrutura no local mais próximo possível de onde foi extraída a amostra de concreto Esses corpos de prova devem receber as mesmas proteções contra as ações climáticas e a mesma cura que a estrutura Após a cura devem permanecer no mesmo local e ser expostos às mesmas condições de exposição que a estrutura até o envio ao laboratório No caso de ensaios aos 28 dias de idade os corpos de prova devem permanecer na obra última condição de exposição citada por um prazo mínimo de 21 dias Para ensaios em outras idades o tempo de permanência nas condições da obra deve ser de pelo menos 34 da idade de ensaio 646 Propriedades do Concreto Luva de suporte Molde removível Fôrma Figura 1225 Representação esquemática de um molde para corpos de prova cilíndricos moldados no local O tema da resistência do concreto em estruturas será resumidamente analisado na página 652 Influência da velocidade de aplicação da carga sobre a resistência No intervalo de velocidades com que uma carga pode ser aplicada ao concreto a velo cidade de aplicação da carga exerce um considerável efeito sobre a resistência aparente do concreto Quanto menor for a velocidade de aumento da tensão menor será a resis tência registrada Provavelmente isso é causado pelo incremento da deformação com o tempo devida à fluência e quando a deformaçãolimite é atingida ocorre a ruptura Verificouse que o carregamento à compressão por um período de 30 a 240 minutos causa a ruptura em valores entre 84 e 88 da resistência final obtida quando a carga é aplicada a uma velocidade próxima de 02 MPas 1227 O concreto pode suportar in definidamente somente tensões de até 70 da resistência determinada sob uma carga aplicada à velocidade de 02 MPas 1228 A Figura 1226 mostra que o incremento da velocidade de aplicação da tensão de compressão de 07 kPas para 70 GPas dobra a resistência aparente do concreto Um estudo conduzido por Raphael 1252 sobre ensaios em concreto utilizado em barragens sugere que o aumento da velocidade de aplicação da tensão de compressão em três ordens de grandeza que pode ocorrer em casos de sismos aumenta a resistência em cerca de 30 Entretanto dentro do intervalo prático das velocidades de carregamento em corpos de prova à compressão variável entre 007 e O 7 MPas a resistência medida varia somente entre 97 e 103 da resistência a 02 MPas Apesar disso para que os resultados de ensaios sejam comparáveis a tensão deve ser aplicada com uma velocidade padronizada A velocidade de carregamento de cor pos de prova à compressão prescrita pela ASTM C 3909a varia entre 020 e 030 MPas embora uma velocidade maior possa ser aplicada durante a primeira metade do carre Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 647 200 180 N o o ó 160 o e o 140 O 120 100 e 80 i 104 10 10 10 10 102 103 104 105 106 Velocidade de aplicação da tensão escala logarítmica MPas Figura 1226 Influência da velocidade de aplicação da carga sobre a resistência à compres são do concreto 27 gamento A norma britânica BS EN 1239032009 estabelece o intervalo de velocidades entre 02 e 10 MPas que deve ser mantido em toda a aplicação da carga Os resultados de ensaios à flexão são afetados pela velocidade de carregamento de maneira similar aos ensaios à compressão Foi observado que o aumento da velocidade de incremento da tensão na face tracionada do prisma de 2 para 130 kPas resulta em um aumento do módulo de ruptura de aproximadamente 15 1220 O módulo de rup tura aumenta linearmente com o logaritmo da velocidade de aplicação da tensão mas em velocidades muito altas de aplicação da tensão de tração aparentemente ocorre um afastamento da linearidade com a velocidade de aumento da resistência crescendo a uma taxa ainda maior Esse comportamento é similar ao observado em tensões de compressão Figura 1226 A uma velocidade de 170 MPas foi registrado um valor do módulo de ruptura 40 a 60 maior do que a 27 kPas 1227 A norma britânica BS EN 1239052009 estabelece uma velocidade de aumento na face tracionada entre 004 e 006 MPas e a ASTM C 7809 especifica uma velocidade entre 086 e 121 MPamin É válido ressaltar que a capacidade de deformação por tração de interesse para o controle de fissuração em concreto massa depende da velocidade do aumento da tensão de tração Liu McDonald 1289 registraram que em menores velocidades de car regamento O 1 7 MPasemana a capacidade de deformação é de 1 1 a 2 1 vezes maior do que quando a velocidade de carregamento é 5 kPas A magnitude desse aumento provavelmente decorrente da fluência depende da resistência à flexão e do módulo de elasticidade do concreto O aumento é maior para resistências mais elevadas e para menores valores de módulo de elasticidade 1289 N de RT A NBR 57392007 determina que a velocidade de aplicação da carga nos ensaios de re sistência à compressão deve ser 045 O 15 MPas sendo mantida constante durante todo o ensaio N de RT A NBR 121422010 prescreve uma velocidade de 09 a 12 MPamin 648 Propriedades do Concreto Dilger et al1268 observaram um aumento na capacidade de deformação por com pressão em menores velocidades de aumento da deformação A influência da velocidade de deformação na resistência obtida é maior para a tra ção direta intermediária para a flexão e menor para a compressão 1254 Figura 1227 Em geral concretos de maiores resistências apresentam menor sensibilidade à veloci dade de deformação Ensaios com cura acelerada O concreto normalmente é lançado em etapas ou em camadas uma sobre a outra Assim no momento em que os resultados de ensaios aos 28 dias ou até mesmo aos sete dias estão disponíveis uma quantidade razoável de concreto já foi lançada sobre o con creto representado pelos corpos de prova em análise sendo tarde para medidas correti vas caso o concreto não possua resistência adequada Caso seja muito mais resistente do que o necessário os resultados indicam que a mistura utilizada é antieconômica De fato o controle da produção com 28 dias de atraso não é razoável Fica claro que seria uma grande vantagem ser capaz de prever a resistência aos 28 dias em poucas horas após o lançamento do concreto A resistência em 24 horas não é um parâmetro confiável para isso não somente devido aos diversos cimentos compostos desenvolverem resistência em velocidades variáveis mas também devido a variações de temperatura mesmo pequenas durante as primeiras horas após a molda gem exercerem considerável influência sobre a resistência inicial Portanto é necessário que o concreto desenvolva grande parte de sua resistência potencial antes do ensaio e um método bemsucedido baseado em cura acelerada foi desenvolvido por King 1246 na metade da década de 1950 Com o passar do tempo vários métodos de cura acelerada foram normalizados Todos esses métodos são baseados na aceleração do desenvolvimento de resistência de corpos de prova padronizados para ensaios à compressão por meio da elevação da temperatura do corpo de prova de concreto sem permitir a perda de água Os detalhes 20 ü e 15 i Tração Flexão Compressão t Argamassa O Concreto l o lJoriCiLJJ 10 106 10 10 10 Velocidade de deformação escala logarítmica s1 Figura 1227 Influência da velocidade de deformação na resistência relativa expressa como uma proporção da resistência à velocidade padrão de deformação à tração à flexão e à com pressão baseada na ref 1254 com permissão do editor ASCE Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 649 dos diversos métodos de ensaio são dados nas respectivas normas mas uma característica comum a esses ensaios é o fato de da mesma forma que nos ensaios convencionais de re sistência a maioria das operações de ensaio ocorre durante o horário usual de trabalho o que é vantajoso em obras onde o laboratório de campo não funcione ininterruptamente Quatro métodos de ensaio com cura acelerada são prescritos pela ASTM C 684 99 03 e a descrição resumida de cada um é apresentada na Tabela 124 No método A a elevação de temperatura decorre do calor de hidratação do cimento com a função principal do banhomaria sendo a conservação do calor O método B utiliza uma fonte adicional de calor pela ebulição da água No método C a cura ocorre sob condições adia báticas com o corpo de prova selado para prevenir a perda de umidade sendo colocado em um recipiente isolante No método D é usado um recipiente pressurizado a 103 MPa a uma temperatura de 149 ºC Neste último é necessário equipamento específico 1213º e o tamanho do corpo de prova é limitado de modo que caso a dimensão máxima do agregado seja maior do que 25 mm deve ser realizado o peneiramento do concreto fresco O uso da água em ebulição nos métodos B e D deve ser feito com cuidado pois há risco de queimaduras e risco aos olhos em decorrência da liberação súbita de vapor Existem três métodos britânicos normalizados pela BS 1881112 1983 e todos uti lizam banhomaria Um deles é similar ao método A da ASTM C 68499 03 usando banhomaria a 35 ºC O segundo e o terceiro métodos usam banhomaria a 55 e a 82 ºC respectivamente Em todos os casos a resistência é determinada na idade de até 24 ho ras Os métodos britânicos e americanos diferem em relação à temperatura dos corpos de prova no momento do ensaio Tabela 124 Resumo dos procedimentos de cura acelerada conforme a ASTM C 68499 03 Idade de Duração da Método Temperatura início da cura cura acelerada Idade de de ensaio Meio de cura de cura C acelerada horas ensaio horas A água Água 35 Imediata 235 24 quente isolante mente após a moldagem Báguaem Aquecimento 100 23 horas 35 285 ebulição por água C cura Calor de Variável Imediata 48 49 autógena hidratação mente após a moldagem D alta tem Calor externo 149 Imediata 5 525 peraturae e pressão mente após a pressão moldagem N de RT A NBR 80451993 normaliza a determinação da resistência acelerada à compressão pelo método da água em ebulição A cura acelerada é mantida por 35 horas e o ensaio é realizado na idade de 285 horas 650 Propriedades do Concreto É interessante analisar os efeitos dos procedimentos de cura específicos sobre os produtos de hidratação do cimento Sabese que a temperatura influencia as caracterís ticas físicas desses produtos ver página 375 mas existe também um efeito químico no caso do método da água em ebulição a degradação da cristalinidade da etringita12118 Entretanto isso não afeta a utilidade desse método O método de cura autógena método C da ASTM C 68499 03 não resulta em uma aceleração uniforme do desenvolvimento da resistência pois a natureza do ci mento utilizado controla o aumento de temperatura influenciando a velocidade da hidratação posterior Além disso a resistência é afetada pela quantidade de cimento da mistura de um modo diferente de quando é realizada uma cura normal Apesar disso é possível obter uma relação confiável entre a resistência acelerada e aquela aos 28 dias em cura normal A forma da relação é resistência aos 28 dias resistência acelerada mais uma constante 121º De fato todos os métodos de cura acelerada apresentam uma relação linear entre a resistência acelerada e a resistência de corpos de prova padrão aos 28 dias mas cada método resulta em uma relação diferente A Figura 1228 mostra um exemplo dessa re lação para o método B da ASTM C 68499 03 utilizando uma variedade de misturas contendo cinza volante de diferentes origens mas somente um cimento Portland12145 35 30 e 25 o lo o e o 20 lo U a E 15 o u oi o o e U 10 U ii 5 o 5 10 o o o 15 o o ºº 20 Resistência acelerada MPa 28 dias 7 dias 25 30 Figura 1228 Relação entre a resistência acelerada segundo o método B da ATSM C 684 89 e a resistência de corpos de prova cilíndricos padrão ensaiados aos sete e aos 28 dias 12145 Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 651 De forma geral a equação específica que relaciona a resistência aos 28 dias de corpos de prova padrão à resistência acelerada varia conforme a composição dos cimentos Al guns ensaios12108 mostraram que a dimensão máxima do agregado mas não sua forma ou sua textura também influencia a relação Segundo a BS 18811121983 a cura a 35 ºC resulta em maior sensibilidade da re sistência acelerada a variações nas proporções das misturas Por outro lado ensaios em argamassa indicaram que a cura a 35 ºC possui maior reprodutibilidade 12118 Para estabelecer a relação entre as resistências aceleradas e a resistência aos 28 dias com o objetivo de prever esta última são necessários ensaios em um intervalo de resis tências O ACI 214 lR8 l reaprovado em 19861221 especifica o uso de pelo menos três relações águacimento O coeficiente de correlação dessa equação é em geral bastante elevado de modo que o intervalo de confiança a 9 5 é estreito tendo sido observados valores menores do que 3 MPa 12120 Isso ocorre em razão de o ensaio de cura acelerada não ser mais variável do que o ensaio padrão aos 28 dias 12119 Os métodos de cura acelerada também podem ser utilizados para a determinação da resistência à tração na flexão e por compressão diametrat 12107 Utilização direta da resistência acelerada A citação anterior sobre a variabilidade dos resultados de ensaios de cura acelerada su gere que seja interessante o uso direto de ensaios de resistência acelerada para o controle de qualidade da produção do concreto pois a disponibilidade antecipada de resultados possibilita o rápido ajuste das proporções da mistura ou a realização de alterações no processo produtivo Além disso o fato de não existir uma relação singular entre a resistência acelerada e a resistência aos 28 dias levanta a questão de se o objetivo da determinação da primei ra deve ser a previsão da última Reconhecidamente esse foi o impulso inicial para o desenvolvimento dos métodos de determinação de cura acelerada mas não existe nada consagrado sobre a resistência aos 28 dias especialmente quando os corpos de prova são curados em condições ideais situação bastante diferente da cura usual em obra Além do mais a resistência real do concreto na estrutura é influenciada pelos graus de adensamento de exsudação e de segregação Assim a resistência aos 28 dias de corpos de prova padrão não é mais representativa da resistência do concreto na estrutura do que a resistência dos corpos de prova submetidos à cura acelerada Portanto é bastante razoável que a resistência acelerada possa ser utilizada como um indicativo da resistência potencial do concreto que foi entregue para o lançamento na estrutura ou até mesmo como uma medida da resistência potencial Vale a pena citar Smith Chojnacki 1269 que opinaram que um procedimento apropriado de cura acelerada pode oferecer um meio mais conveniente e realístico para determinar se o concreto irá atender ao objetivo para o qual foi projetado Isso foi escrito em 1963 e a substituição da rotina de uso de ensaios de resistência à compressão aos 28 dias pelos ensaios de resistência acelerada não tem avançado Este último tipo de ensaio é melhor como ensaio de controle de qualidade bem como de aceitação devido a seu resultado estar disponível em um ou dois dias após o lançamento do concreto A dificuldade está na fixação dos engenheiros pelo ensaio tradicional Para que a alteração ocorra a concepção do projeto deve ser feita totalmente com base em valores de resistência acelerada Como esses valores são menores do que os resultados padrão 652 Propriedades do Concreto de resistência aos 28 dias existe certa relutância na aceitação dos novos números O que não deve ser feito é aceitar o concreto em primeira instância pelo ensaio acelerado e exigir também o atendimento ao ensaio de resistência aos 28 dias Esse procedimento se ria muito rigoroso pois para uma determinada variabilidade do concreto a probabili dade de aceitação nos dois procedimentos é menor do que em um deles Como o ensaio acelerado e o de 28 dias possuem aproximadamente a mesma variabilidade qualquer um deles isoladamente é adequado para verificar se o concreto pertence à população desejada ver página 666 sendo esse o objetivo dos ensaios de aceitação Ensaios não destrutivos Os ensaios descritos até o momento neste capítulo envolvem corpos de prova produzi dos para esse fim específico que não dão necessariamente a informação direta sobre o concreto na estrutura o que na verdade é o objeto de interesse Corpos de prova curados em campo bem como testemunhos apresentam certa utilidade para isso en tretanto os primeiros requerem planejamento prévio e os segundos causam danos mesmo que locais à estrutura Para contornar esses problemas foi desenvolvida uma grande variedade de ensaios em campo Esses ensaios foram tradicionalmente denominados não destrutivos enten dendose que eles causam danos menores à estrutura embora seu desempenho e sua aparência não sejam afetados Uma importante característica dos ensaios não destruti vos é que eles possibilitam a realização de novos ensaios no mesmo local ou em um local próximo de modo que alterações com o tempo possam ser monitoradas O uso de ensaios não destrutivos leva a uma maior segurança e possibilita uma me lhor programação da obra resultando em um progresso mais rápido e mais econômico De modo geral esses ensaios podem ser divididos entre os que avaliam a resistência em campo e os que verificam outras características do concreto como vazios falhas fissuras e deterioração Em relação à resistência deve ser destacado que ela pode ser apenas avaliada e não medida devido aos ensaios não destrutivos serem em grande parte comparativos Assim é interessante estabelecer uma relação experimental entre a propriedade medida por um determinado método e a resistência de corpos de prova ou de testemunhos do concreto Essa relação pode então ser utilizada para converter o resultado do ensaio não destrutivo em um valor de resistência É essencial a compreensão da relação fisica entre o resultado do ensaio não destrutivo e a resistência Essa relação para diversos métodos será discutida a seguir Como o objeto deste livro é discutir as propriedades do concreto e não as técnicas de ensaio os detalhes dos diferentes métodos devem ser buscados nas normas ou nos manuais Um comentário geral sobre a interpretação dos resultados de ensaios não destrutivos é necessário Os ensaios raramente resultam em um número que pode ser interpretado de forma inequívoca ou seja é necessária uma análise baseada em engenharia Dessa N de RT A NBR 80451993 cita que as exigências de conformidade da resistência à com pressão nas especificações e nas normas brasileiras não são baseadas na resistência acelerada Os resultados obtidos por cura acelerada podem ser correlacionados com os valores de resistência obtidos pelos procedimentos padrão mas não devem substituilos e nem ser confundidos com eles Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 653 forma caso os ensaios sejam realizados em função de uma controvérsia entre partes en volvidas na obra o programa completo de ensaios deve ser determinado previamente e a interpretação dos possíveis resultados considerando sua variabilidade deve ser acorda da De outro modo há o risco de uma das partes requerer ensaios adicionais e a discussão sobre o concreto na estrutura se tornar uma disputa sobre ensaios Sugestões valiosas sobre o planejamento de ensaios não destrutivos são apresentadas na BS 1881201 1986 e a BS 60892010 oferece um guia para a avaliação da resistência em estruturas acabadas Ensaio de dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão Este é um dos mais antigos ensaios não destrutivos e ainda é amplamente utilizado Foi concebido em 1948 por Ernst Schmidt e também é conhecido como esclerômetro Schmidt A dureza medida é diferente daquela determinada em materiais metálicos que envolve uma endentação O ensaio é baseado no princípio de que a reflexão de uma massa elástica depende da dureza da superfície contra a qual a massa colidiu Entretanto apesar de sua aparen te simplicidade o ensaio de esclerometria envolve problemas complexos de impacto e da propagação associada de tensão e onda12134 No ensaio Figura 1229 uma massa pos sui uma quantidade fixa de energia fornecida pela extensão da mola até uma posição fixada Isso é obtido pela pressão da haste contra a superfície do concreto em análise Após a liberação a massa sofre reflexão com a haste ainda em contato com a superfície do concreto e a distância percorrida pela massa expressa como uma porcentagem da extensão inicial da mola é denominada índice esclerométrico Esse índice é indicado por um cursor em uma escala graduada Alguns esclerômetros fornecem resultados im pressos O índice esclerométrico é um valor arbitrário já que depende da energia arma zenada em uma determinada mola e da dimensão da massa O esclerômetro deve ser utilizado em superfícies lisas de preferência moldadas portanto concretos com textura aberta não podem ser ensaiados Superfícies desempenadas devem ser alisadas com o uso de um disco de carborundum carbeto de silício Caso o concreto em análise não seja parte de uma massa maior ele deve ser apoiado de modo firme já que oscilações durante o ensaio reduzem o índice esclerométrico obtido O ensaio é sensível a variações locais do concreto por exemplo a presença de uma grande partícula de agregado logo abaixo da haste pode resultar em um índice muito elevado enquanto a presença de um vazio na mesma situação resulta em um Figura 1229 Esclerômetro de reflexão 1 haste 2 concreto 3 alojamento tubular 4 cursor 5 escala 6 massa 7 botão de acionamento 8 mola 9 mola e 10 trava 654 Propriedades do Concreto valor muito baixo Além do mais a energia absorvida pelo concreto é relacionada tanto à sua resistência quanto à sua rigidez de modo que a combinação desses dois fatores controla o índice esclerométrico12122 Como a rigidez do concreto é influenciada pelo tipo de agregado utilizado Figura 1230 o índice esclerométrico não é relacionado de forma singular à resistência do concreto A haste deve sempre estar normal à superfície do concreto em análise mas a posi ção do esclerômetro relativamente à vertical afeta o índice esclerométrico Isso se deve à ação da gravidade sobre a massa Portanto o índice esclerométrico de um piso é me nor do que o de um teto produzido com o mesmo concreto e superfícies inclinadas e verticais resultam em valores intermediários Por esse e também por outros fatores que influenciam o índice esclerométrico o uso de diagramas universais que relacionem o índice com a resistência não é aconselhável O procedimento correto é a determinação experimental da relação entre o índice esclerométrico medido em corpos de prova para ensaios à compressão e sua resistência real Se possível o material dos moldes deve ser o mesmo das fôrmas da estrutura As curvas que correlacionam a resistência à compressão com o índice esclerométri co apresentam variações Tipicamente uma alteração na resistência de cerca de 5 MPa corresponde a quatro unidades no índice esclerométrico Essa relação é dada somente como exemplo e não deve ser adotada para detectar pequenas diferenças na resistência Deve ser destacado que diferentes esclerômetros mesmo de modelos iguais não resul tam necessariamente em um mesmo índice esclerométrico Em qualquer caso o ensaio com esclerômetro mede somente as propriedades da região superficial do concreto e segundo a BS 18812021986 cancelada a profun didade dessa região é cerca de 30 mm Alterações que afetem somente a superfície do 6 Calcário britado 40 1i E a o u silicoso g 30 1trtrj i 30 35 40 45 Índice esclerométrico Figura 1230 Relação entre a resistência à compressão e o índice esclerométrico para corpos cilíndricos de concretos produzidos com diferentes agregados12 8 leituras feitas na lateral do corpo de prova com o esclerômetro na posição horizontal Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 655 concreto como o grau de saturação da superfície que diminui o índice esclerométrico conforme Figura 1231 1247 ou a carbonatação que a aumenta o valor12125 têm pouca influência sobre as propriedades do concreto nas partes mais profundas Devido à variabilidade localizada da dureza do concreto em uma pequena área o índice esclerométrico deve ser determinado em vários pontos com pouca distância entre si mas segundo a ASTM C 80508 não menos do que 25 mm de distância A norma britânica BS 1881202 1986 cancelada recomenda ensaios em uma malha com espa çamento entre 20 e 50 mm em uma área não maior do que 300 x 300 mm Isso reduz a influência do operador O ensaio com esclerômetro é principalmente de natureza comparativa e é útil para a verificação da uniformidade do concreto em uma estrutura ou na produção de pro dutos semelhantes como elementos prémoldados O ensaio também pode ser utili zado para verificar se o índice esclerométrico atingiu um valor correspondente a uma determinada resistência o que é útil para a decisão do momento de remover as fôrmas ou de colocar a estrutura em serviço Outra utilidade do ensaio é verificar se o desen volvimento da resistência de um determinado concreto foi afetado pelo congelamento em idade precoce mas conforme a ASTM C 80508 o concreto até mesmo congelado pode resultar em elevados índices esclerométricos Uma aplicação particular da esclerometria é na verificação da resistência à abrasão de pisos de concreto que depende bastante da dureza superficial Esclerômetro horizontal Esclerômetro vertical ú ji 30 e o til 2 5 P E o u til 20 t11tti til e 15 tti ii 5 10 20 30 40 50 Índice esclerométrico Figura 1231 Relação entre a resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos e o índice esclerométrico para leituras com esclerômetro horizontal e vertical em superfícies de concreto secas e úmidas47 656 Propriedades do Concreto De modo geral embora a esclerometria seja útil dentro de certos limites ela não é um ensaio de determinação de resistência e argumentos para seu uso em substituição a ensaios de resistência à compressão não devem ser aceitos Ensaio de resistência à penetração A determinação da resistência à penetração do concreto por uma haste de aço ou uma sonda impulsionada por uma quantidade fixa de energia pode ser utilizada para verificar a resistência do concreto O princípio básico é que para condições padronizadas de ensaio a profundidade de penetração é inversamente proporcional à resistência à compressão do concreto mas não foi estabelecida uma base teórica para isso Além do mais a relação en tre a resistência e a profundidade de penetração depende bastante da dureza do agregado devido às partículas de agregado graúdo se fraturarem nos ensaios à penetração ao contrá rio do ensaio à compressão Especificamente agregados mais moles resultam em maior pe netração do que agregados duros enquanto a resistência à compressão não é afetada 12122 Os fabricantes dos equipamentos fornecem curvas padrão que correlacionam a resistência à profundidade de penetração para concretos contendo agregados graúdos de vários valores de dureza Mohs Entretanto diferentes pesquisadores observaram re lações significativamente diferentes 12126 e os possíveis fatores que contribuíram para isso foram a forma e as características superficiais do agregado graúdo 12135 Sendo as sim a relação entre a resistência e a profundidade de penetração deve ser determinada por experimentos com um determinado concreto Entretanto há dificuldades até mes mo para isso pois o mesmo corpo de prova cilíndrico ou cúbico não pode ser utiliza do para os ensaios de resistência à penetração e de resistência à compressão já que o primeiro ensaio enfraquece o corpo de prova Além do mais caso o ensaio à penetração seja realizado muito próximo à borda do concreto por exemplo menos do que 100 a 125 mm pode ocorrer fendimento O método de ensaio para a determinação da resistência à penetração é normaliza do pela ASTM C 80303 e pela BS 18812071992 Por facilidade a medida realizada não é a verdadeira profundidade de penetração mas a extensão complementar exposta de uma sonda padronizada São feitas três medidas e o valor médio é adotado como o resultado do ensaio A relação típica entre a resistência e a resistência à penetração é apresentada na Figura 1232 O ensaio de resistência à penetração é útil para a determinação do momento de remoção das fôrmas Esse ensaio apresenta vantagens em relação ao ensaio com escle rômetro devido a uma maior profundidade de concreto ser ensaiada Além disso foi verificado 1214º que o número de ensaios necessário para detectar com confiabilidade adequada uma determinada diferença na resistência do concreto é menor do que quan do se utiliza o esclerômetro Entretanto o custo do ensaio à penetração é significativa N de RT Este ensaio é normalizado no Brasil pela NBR 75842012 A área de ensaio deve ter entre 90 x 90 mm e 200 x 200 mm São aplicados 16 impactos e a distância mínima entre os centros de dois pontos de impacto é de 30 mm Para a avaliação direta da resistência a norma cita que deve existir uma correlação confiável efetuada com os materiais locais e que o método não pode ser considerado substituto de outros métodos Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 657 30 6 o til U P E 20 o Agregado duro u til til e U 10 U o 15 20 25 30 35 40 45 Profundidade de penetração mm Figura 1232 Influência da dureza do agregado sobre a relação entre a profundidade de penetração e a resistência à compressão baseada na ref 12122 mente maior A realização desse tipo de ensaio é provavelmente preferível à extração de testemunhos de pequenas dimensões Ensaio de arrancamento pullout test Este é um ensaio que mede por um equipamento especial de tração a força necessária para o arrancamento de um inserto metálico com extremidade alargada previamente embutido no concreto ver Figura 1233 O inserto é arrancado com um fragmento de concreto com forma aproximada de um tronco de cone Essa forma é consequência da Superfície de ruptura t Inserto Figura 1233 Representação esquemática do ensaio de arrancamento 658 Propriedades do Concreto geometria do inserto com o anel de reação Para uma determinada geometria a força de arrancamento é relacionada à resistência à compressão do concreto Essa relação é puramente experimental e não é baseada em considerações sobre as tensões envolvidas devido ao sistema de tensões na superfície de ruptura ser tridimen sional pois existem tensões radiais e circunferenciais de tração bem como uma tensão de compressão ao longo da superfície do cone 12136 Em consequência disso a força de arrancamento deve ser expressa como tal em kN e as determinações da resistência ao arrancamento prescindem de significado físico Um exemplo da relação entre a força de arrancamento e a resistência de testemunhos para uma grande variedade de condições de cura é mostrado na Figura 1234 12105 O ensaio de arrancamento é normalizado pela ASTM C 90006 e pela BS 1881 207 1992 O método da ASTM exige que a profundidade do concreto acima da extre midade alargada do inserto seja igual ao diâmetro dessa extremidade e também limita o diâmetro do anel de reação em relação ao diâmetro da extremidade alargada Esses limites asseguram que o ângulo do vértice do cone esteja entre 54 e 70 graus 12122 Segundo Malhotra 12113 o ensaio de arrancamento é superior ao ensaio de esclero metria e ao de resistência à penetração porque um maior volume e uma maior profundi dade de concreto estão envolvidos Entretanto caso o objetivo dos ensaios seja a verifi cação da obtenção de uma determinada resistência desejada o ensaio de arrancamento 70 60 e 50 o til 40 a E o u til 30 til ü e 20 10 o v Y 1 y f 10 20 30 40 50 Força de arrancamento kN Figura 1234 Relação entre a resistência à compressão de testemunhos e a força de arranca mento para estruturas reais 12105 Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 659 não precisa ser realizado até a ruptura a aplicação de uma força predeterminada ao inserto pode ser suficiente e não havendo arrancamento presumese que a resistência necessária tenha sido atingida Ensaios de instalação posterior Uma desvantagem do ensaio de arrancamento é a necessidade de planejamento da po sição dos insertos antes da concretagem A fim de possibilitar a realização de ensaios de arrancamento sem essa necessidade foram desenvolvidos diversos métodos Eles en volvem a abertura de furos no concreto endurecido cortes com ferramentas especiais e a inserção de um anel expansível com um parafuso anexo A partir daí o ensaio de arrancamento pode ser realizado de modo habituat 12139 Outro ensaio pósinstalado é o ensaio de fratura interna que se provou útil em investigações de concretos suspeitos produzidos com cimento de elevado teor de alumi na12129 Nesse ensaio um pino em forma de cunha é inserido em um orifício perfurado no concreto O pino é então arrancado pelo giro de uma porca apoiada sobre uma pla ca com apoio esférico O torque necessário para o arrancamento do pino fornece uma informação sobre a resistência à compressão do concreto embora o pino ao ser subme tido ao ensaio aplique tanto esforços verticais quanto horizontais ao concreto 1214º Da mesma forma que no ensaio de arrancamento o procedimento pode ser interrompido em um valor predeterminado do torque previamente correlacionado à resistência dese jada O ensaio de fratura interna é descrito pela BS 1881207 1992 O ensaio de arrancamento do tipo breakoff possibilita a verificação da resistência à flexão do concreto em uma seção circular paralela à superfície do concreto Essa seção é formada por um tubo inserido no concreto fresco ou pela perfuração e colocação de uma luva Utilizase um macaco para a aplicação de uma força transversal nesse elemento causando sua ruptura 12138 Esse ensaio é normalizado pela ASTM C 115090 cancelada e pela BS 1881207 1992 Existem ainda métodos de ensaio de arrancamento do tipo pulloff que medem a força necessária para arrancar um fragmento de concreto pela utilização de um disco metálico colado 12137 Desse modo é aplicada uma tração direta mas não há certeza da área em que essa força atua Esses métodos são normalizados pela BS 1881207 1992 Uma grande quantidade de ensaios baseados na remoção de fragmentos de con creto tem surgido e boas revisões são apresentadas por Bungey12135 e por Carino 12140 Ensaio de velocidade de propagação de onda ultrassônica Este é um método de ensaio não destrutivo conhecido há bastante tempo que deter mina a velocidade de ondas longitudinais de compressão A determinação consiste na medida de tempo para um pulso percorrer uma determinada distância O aparelho é composto por transdutores que são colocados em contato com o concreto um gerador de pulso com frequência entre 10 e 150 Hz um amplificador um circuito medidor de tempo e um monitor digital com a indicação do tempo necessário para o pulso de ondas longitudinais percorrer a distância entre os transdutores O método é normalizado pela ASTM C 59709 e pela BS EN 1250442004 660 Propriedades do Concreto A velocidade de onda V em um meio elástico homogêneo e isotrópico é relacio nada ao módulo dinâmico de elasticidade Ed pela expressão V2 Eil µ pl µl 2µ onde p é a massa específica e µ é o coeficiente de Poisson O concreto não atende totalmente às exigências fisicas para a validade da expressão apresentada e a determinação do módulo de elasticidade do concreto a partir da velo cidade de pulso normalmente não é recomendada 1263 Apesar disso Nilsen Aitcin12117 indicaram sua utilidade para a monitoração do módulo de elasticidade de concretos de alta resistência em serviço Pode ser dito ainda que o valor do coeficiente de Poisson ver página 439 em geral não é precisamente determinado Entretanto uma alteração desse coeficiente em toda a gama de valores habituais ou seja entre O 16 e 025 reduz o valor calculado do módulo em somente cerca de 11 Em relação ao uso do valor da velocidade do pulso ultrassônico para a determina ção da resistência do concreto deve ser dito que não há relação fisica entre esses parâ metros Deve ser lembrado que o módulo de elasticidade está relacionado à resistência ver página 435 mas essa relação também não possui embasamento fisico Entretan to a velocidade de onda ultrassônica está relacionada à massa específica do concreto conforme mostrado na expressão anterior Essa relação fornece a base lógica para seu uso com o objetivo de avaliação da resistência do concreto mas somente sob limites rigorosos discutidos a seguir A velocidade do pulso ultrassônico através do concreto é o resultado do tempo gas to pelo pulso para percorrer a pasta de cimento endurecida e o agregado O módulo de elasticidade dos agregados apresenta variação significativa de modo que a velocidade do pulso no concreto depende do módulo de elasticidade real do agregado e do teor de agregado na mistura Por outro lado a resistência do concreto não é necessariamente afetada seja pelo teor ou pelo módulo de elasticidade do agregado Em consequência disso não existe uma relação inequívoca entre a velocidade do pulso ultrassônico e a re sistência à compressão 1262 A Figura 1235 mostra que existem diferentes relações para pasta de cimento endurecida argamassa e concreto Entretanto para determinado agregado e determinado consumo de cimento a velocidade do pulso ultrassônico é influenciada por alterações na pasta de cimento en durecida como por exemplo a variação da relação águacimento que afeta o módulo de elasticidade da pasta de cimento endurecida É somente dentro dessas limitações que esse ensaio pode ser utilizado para a verificação da resistência do concreto Existem ain da restrições advindas do fato de o pulso ser mais veloz através de vazios preenchidos com água do que através de vazios com ar Consequentemente a condição de umidade do concreto influencia a velocidade do pulso enquanto a resistência do concreto em campo não é afetada ver Figura 1235 N de RT Esse método de ensaio é normalizado no Brasil pela NBR 88022013 e seu uso segundo a norma citada destinase à verificação da homogeneidade do concreto à detecção de eventuais falhas internas falhas de concretagem profundidade de fissuras etc e ao monitora mento de variações do concreto ao longo do tempo em consequência da agressividade do meio ataque químico em especial ataque por sulfatos Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 661 80 70 o Ê 60 X 50 40 Pasta º 20 25 30 35 40 45 50 55 Velocidade do pulso kms Figura 1235 Relação entre a resistência à compressão e a velocidade do pulso ultrassô nico para pasta de cimento endurecida argamassa e concreto nas condições seca e úmida baseada na ref 1262 É também essencial evitar outras influências espúrias por exemplo barras da armadu ra em especial as de maior diâmetro posicionadas ao longo do percurso do pulso resultam em aumento da velocidade mas não afetam a resistência à compressão do concreto 12135 De fato esse é um caso particular da falha fundamental de todos os ensaios não destrutivos em que a propriedade avaliada do concreto é influenciada pelos diversos fatores de maneira diferente da influência desses fatores na resistência do concreto Apesar das limitações citadas o ensaio de pulso ultrassônico tem mérito consi derável ao fornecer informações sobre o interior do elemento de concreto Portanto o ensaio é útil para a detecção de fissuras mas não paralelas à direção do pulso vazios deterioração devida ao frio ou ao fogo 1261 e uniformidade do concreto em elementos semelhantes O ensaio pode ser utilizado para fins de acompanhamento de alterações em um determinado elemento de concreto por exemplo devido a repetidos ciclos de gelo e degelo É interessante destacar que a tensão no concreto não influencia o valor da velocidade do pulso ultrassônico 12142 Esse ensaio também pode ser utilizado para verificar a resistência do concreto nas primeiras idades desde três horas 12146 Esse aspecto é de interesse para as indústrias de prémoldados ou para a tomada de decisão de remoção de fürmas incluindo o concreto curado a vapor12143 Um ensaio baseado no eco do pulso ultrassônico permite a determinação da espes sura de pavimentos rodoviários de concreto e de elementos semelhantes 1279 662 Propriedades do Concreto Outras possibilidades de ensaios não destrutivos Até o momento os métodos de ensaios não destrutivos foram discutidos individual mente mas é possível utilizar mais de um método ao mesmo tempo Essa é uma van tagem quando uma variação nas propriedades do concreto afeta os resultados dos en saios de maneiras contrárias Por exemplo esse é o caso da presença de umidade no concreto o aumento do teor de umidade aumenta a velocidade do pulso ultrassônico mas diminui o índice esclerométrico 12123 Um exemplo do uso de resultados combinados de ensaios não destrutivos é apresentado na Figura 1236 O RILEM elaborou reco mendações para o uso combinado de ensaios não destrutivos 12141 Existem vários outros métodos de ensaios não destrutivos para realização em cam po e ainda há alguns em estágio de desenvolvimento Entre eles estão a radiografia de raios gama ou raios X de alta energia para identificar vazios a radiometria para cal cular a massa específica a transmissão ou reflexão de nêutrons para estimar o teor de um idade do concreto e o radar de penetração na superficie para detectar vazios fissu ras ou descamação Na técnica de ecoimpacto ondas transientes de tensões induzidas pelo impacto são refletidas pelos vazios e pelas fissuras no concreto e o deslocamento da superfície próxima ao ponto de impacto é monitorado Dessa forma é possível de tectar falhas no interior do concreto A determinação de emissões acústicas que são ondas elásticas transientes in duzidas pelas tensões representantes de grande proporção da resistência final pode ser utilizada para identificar a formação de fissuras A técnica pode ser interessante para a verificação da integridade restante da estrutura que sofreu um carregamento extremo1266 Os diversos ensaios citados não são discutidos neste livro em vista de seu escopo ser limitado às propriedades do concreto Entretanto um comentário geral deve ser 60 Velocidade do pulso kms o til U P E 40 o u til til e U 20 U o 44 42 4 o 3SÚ 10 20 30 Índice esclerométrico 40 50 Figura 1236 Curvas para a verificação da resistência à compressão em campo do concreto com a utilização combinada dos ensaios de velocidade do pulso ultrassônico e esclerômetro de reflexão 12123 Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 663 feito todos os resultados dos ensaios são variáveis e portanto devem ser interpretados à luz de sua variabilidade Método da frequência de ressonância Em alguns casos é desejável a determinação de alterações progressivas no estado do corpo de prova do concreto por exemplo em consequência de ciclos repetidos de gelo e degelo ou de um ataque químico Isso pode ser feito pela determinação da frequência fundamen tal de ressonância do corpo de prova em estágios adequados da investigação A partir dessa frequência pode ser calculado o módulo de elasticidade dinâmico do concreto A vibração pode ser aplicada de modo longitudinal transversal ou torsional O en saio é normalizado pela ASTM C 21508 e pela BS 18812091990 embora esta última trate somente do modo longitudinal Dessa forma um corpo de prova de dimensões normalizadas de preferência similar aos utilizados nos ensaios de módulo de ruptura é fixado pelo centro Figura 1237 com uma unidade emissora posicionada em contato com uma das extremidades do corpo de prova e uma unidade captadora posicionada na outra extremidade O emissor é impulsionado por um oscilador de frequência variável entre 100 e 10000 Hz As vibrações propagadas no interior do corpo de prova são recebidas pelo captador amplificadas e têm sua amplitude medida por um indicador apropriado A frequência de excitação é variável até que seja obtida a ressonância na frequência fundamental do corpo de prova ou seja a menor Isso é indicado pelo des vio máximo do indicador Se a frequência é n Hz L é o comprimento do corpo de prova e pé sua massa espe cífica portanto o módulo de elasticidade é dado por Ed Kn2L2p onde K é uma constante O comprimento do prisma e sua massa específica devem ser determinados de ma neira bastante precisa Se L é dado em milímetros e p em kgm3 então Ed em GPa é dado por Ed 4 x I0 15n2 L 2p Deve ser enfatizado que o módulo de elasticidade dinâmico determinado pela fre quência de ressonância não deve ser interpretado como representativo da resistência do concreto As razões para isso foram expostas na seção sobre velocidade do pulso ultrassónico As alterações da resistência de um concreto podem ser inferidas a partir do valor do módulo somente sob circunstâncias bastante específicas Elemento de fixação Figura 1237 Configuração para a determinação do módulo de elasticidade dinâmico por vibração longitudinal 664 Propriedades do Concreto Ensaios sobre a composição do concreto endurecido Em algumas disputas sobre a qualidade do concreto endurecido surge a questão de se a composição do concreto é a especificada e como resposta são realizados ensaios químicos e físicos em uma amostra de concreto endurecido Os interesses principais normalmente são o teor de cimento e a relação águacimento mas esta deve ser obtida a partir de determinações do teor de cimento e da quantidade original de água Não existem métodos de aplicação geral para a análise química devido à grande variedade de materiais utilizados para a produção de concreto Caso os componentes originais sejam disponibilizados para ensaios os resultados dos ensaios na amostra de concreto endurecido são bastante confiáveis mas mesmo nesse caso a interpretação dos resultados da análise requer um julgamento baseado em engenharia e em experiên cia prática Teor de cimento Não existe método direto para a determinação do teor de cimento nem mesmo de cimen to Portland puro em uma amostra de concreto O procedimento envolve determinar os teores de sílica solúvel e de óxido de cálcio e então calcular o teor de cimento utilizan do o menor dos dois valores O fundamento teórico é o fato de os silicatos do cimento Portland serem decompostos e solubilizados muito mais rapidamente do que os compos tos de sílica normalmente presentes no agregado O mesmo se aplica às solubilidades rela tivas dos compostos de cálcio do cimento e do agregado exceto com agregados cálcicos de modo que também existe um método baseado no óxido de cálcio solúvel Os métodos padronizados para a determinação do teor de cimento Portland são nor malizado pela ASTM C 108410 e pela BS 18811241988 mas a precisão dos resultados em geral é bastante baixa para comprovar ou não o atendimento à especificação original do consumo de cimento Esse em especial é o caso de concretos com baixos consumos de cimento e com frequência é nesse tipo de mistura que o valor exato do consumo de cimento é requerido Além disso a interpretação dos ensaios depende do conhecimento da composição quimica do agregado Quando grandes quantidades de sílica solúvel e de oxido de cálcio são liberados do agregado os métodos são ainda menos precisos Um guia para ensaios quando vários materiais cimentícios são utilizados é forneci do pelo Concrete Society Report Nº 32 1225 Esse guia sugere que seja possível a determi nação do teor de escória a partir da determinação do teor de sulfetos em uma amostra de concreto desde que a composição da escória seja conhecida Porém segundo o guia a obtenção de resultados confiáveis é difícil Não existe método normalizado para a determinação do teor de cinza volante Da mesma forma as determinações da presença e da dosagem de aditivos não são possíveis em ensaios de rotina devido à grande varie dade de aditivos disponíveis e aos baixos teores utilizados 1229 Determinação da relação água cimento original A relação águacimento existente no momento do lançamento do concreto agora en durecido pode ser calculada a partir do consumo de cimento determinado confor me descrito na seção anterior e da estimativa da quantidade original de água Esta é constituída pela soma da massa da água combinada no cimento com o volume de poros capilares que representa a água remanescente da quantidade original A água Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 665 combinada pode ser adotada como igual a 23 da massa de cimento ver página 26 ou pode ser determinada pela calcinação da amostra a 1000 ºC seguida pela medição da água liberada O método de ensaio é prescrito pela BS 1881Part 1241989 Conforme o Concrete Society Report Nº 32 1225 não existem evidências de que esse método possa ser utilizado com concretos produzidos com cimentos compostos Mesmo para o concreto de cimento Portland puro o valor calculado da relação águacimento pode diferir em O l da relação águacimento real 1225 Uma estimativa com essa precisão tem pouca va lidade prática e outros métodos têm sido testados 12147 A precisão da determinação da relação águacimento foi discutida em uma recente publicação de Neville 12149 Métodos físicos Uma orientação sobre a apreciação petrográfica do concreto endurecido é apresentada pela ASTM C 85604 A ASTM C 457lOa abrange outras técnicas microscópicas que podem ser utilizadas para a determinação da composição volumétrica de uma amostra na forma de uma lâmina polida Entre essas técnicas está incluído o método transversal linear ver página 578 que se baseia no fato de que os volumes relativos dos componen tes de um sólido heterogêneo são diretamente proporcionais a suas áreas relativas em uma seção plana e também à interseção dessas áreas ao longo de uma linha aleatória Os agregados e os vazios contendo ar ou água evaporável podem ser identificados considerandose o restante como cimento hidratado Para a conversão da quantidade deste último em volume de cimento anidro a massa específica do cimento seco e o teor de água não evaporável do cimento hidratado ver página 37 devem ser conhecidos O ensaio determina o teor de cimento do concreto com precisão de 10 mas o teor ori ginal de água ou de vazios não pode ser estimado já que não é feita diferenciação entre água e vazios no ensaio O método de contagem de pontos é baseado no fato de que a frequência com a qual um constituinte ocorre em um determinado número de pontos equidistantes em uma linha aleatória é a medida direta do volume relativo desse constituinte no sólido Sendo assim a contagem de pontos por meio de um estereomicroscópio pode rapidamente fornecer as proporções volumétricas do corpo de prova de concreto endurecido Variabilidade dos resultados A variação na resistência de corpos de prova nominalmente semelhantes foi men cionada e concluise que independentemente do ensaio os resultados devem ser analisados estatisticamente O simples fato de alguns resultados serem por exemplo maiores do que outros não necessariamente implica que a diferença seja significativa e não uma obra do acaso da variabilidade natural dos valores de uma mesma origem Apesar de todos os resultados de ensaios serem variáveis os resultantes de ensaios não destrutivos em geral possuem maior variabilidade do que os obtidos em corpos de prova normalizados para compressão A seguir serão apresentados alguns conceitos simples de estatística Distribuição da resistência Considerese que tenham sido determinadas as resistências à compressão de 100 corpos de prova todos produzidos com o mesmo concreto Tal concreto pode ser imaginado 666 Propriedades do Concreto como uma coleção de unidades em que todas elas podem ser ensaiadas Essa coleção é referida como população e a porção de concreto dos corpos de prova reais é denomi nada amostra O objetivo dos ensaios em uma amostra é obter informações suficientes sobre as propriedades da população Em razão da natureza da resistência do concreto página 305 é de esperar que os valores de resistência obtidos variem de corpo de prova para corpo de prova ou seja apresentem uma dispersão Para ilustrar isso podem ser considerados os corpos de prova ensaiados durante a construção de uma plataforma offshore 1295 mostrados na Tabela 125 Uma boa imagem da distribuição dessas resistências pode ser obtida pelo agrupamento das resistências reais em intervalos de l MPa a fim de obter um determi nado número de corpos de prova com resistência dentro de cada intervalo conforme a Tabela 125 Montando um gráfico com os intervalos constantes de resistência nas abscissas e a quantidade de corpos de prova em cada intervalo conhecida como frequência nas ordenadas um histograma é obtido A área do histograma representa o número total de corpos de prova em uma escala adequada Algumas vezes é mais conveniente expressar a frequência como uma porcentagem da quantidade total de corpos de prova ou seja usar uma frequência relativa O histograma para os dados citados está apresentado na Figura 1238 e pode ser visto que ela mostra uma imagem clara da variabilidade dos resultados ou mais preci samente da distribuição das resistências da amostra ensaiada Outra medida simples da dispersão é dada pela amplitude dos valores ou seja pela diferença entre a resistência mais alta e a mais baixa 25 MPa no caso citado A am plitude naturalmente é calculada de forma rápida mas é uma medida um tanto bruta Ela depende somente de dois valores e além disso em uma amostra grande esses va lores possuem baixa frequência Dessa forma a amplitude aumenta com o tamanho da Tabela 125 Exemplo da distribuição de resultados de resistência1295 Intervalo de resistência MPa 4243 4344 4445 4546 4647 4748 4849 4950 5051 5152 5253 5354 5455 Número de corpos de prova no intervalo o o 3 3 8 11 31 31 37 55 69 Intervalo de resistência MPa 5556 5657 5758 5859 5960 6061 6162 6263 6364 6465 6566 6667 Número de corpos de prova no intervalo 51 59 54 32 23 7 10 3 l 2 o Total 493 Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 667 70 íl 60 o I t 50 5 1 1 o 1 1 e 1 1 2 40 1 1 e 1 1 O o 1 e 30 o u 1 O 1 e 20 a l z 10 J o 40 45 50 55 60 65 70 Resistência à compressão MPa Figura 1238 Histograma para os valores de resistência da página 664 1295 amostra para uma mesma distribuição A relação teórica entre a amplitude e o desvio padrão bem como todos os dados obtidos na prática são mostrados na Figura 1239 Caso o número de corpos de prova seja aumentado infinitamente e ao mesmo tempo o tamanho do intervalo seja diminuído para um valor tendendo a zero o his tograma se torna uma curva contínua denominada curva de distribuição Para a resis tência de um determinado material essa curva possui uma forma característica e na realidade existem diversos tipos de curvas cujas propriedades foram calculadas em detalhes e listadas em tabelas padronizadas de estatística Um desses tipos de distribuição é a denominada distribuição normal ou Gaussiana A aplicabilidade desse tipo de distribuição à resistência do concreto foi citada na página 629 A consideração da distribuição normal é suficientemente próxima da realidade e é uma ferramenta extremamente útil para os cálculos ver Figura 1238 A equação da curva normal que depende somente dos valores da média µ e do desvio padrão a é 1 ú1l ye 2u aiir O desvio padrão será definido na próxima seção Essa equação está representada gra ficamente na Figura 1240 e pode ser visto que a curva é simétrica em relação à média 668 Propriedades do Concreto 8 Curva teórica baseada na distribuição normal p i o e p 2 o O o o o N o A Vo o o o o M vo 00 8 o o o o o o o N o o o o M o p V o o o o o e 1 Número de corpos de prova cúbicos escala logarítmica Figura 1239 Relação entre a amplitude e o desvio padrão para amostras de diferentes ta manhos1226 Crown copyright estendendose para mais infinito e para menos infinito Algumas vezes esse fato é cita do como uma crítica ao uso da distribuição normal para a resistência mas a probabi lidade extremamente baixa da ocorrência de valores muito elevados ou muito baixos é de pouco interesse prático A área sob a curva dentro de certos valores de resistência medida em função do desvio padrão representa de modo similar ao histograma a proporção de corpos de prova entre determinados limites de resistência Entretanto como a curva se refere a uma população infinita de corpos de prova e é utilizada uma quantidade limitada deles a área sob a curva entre determinadas ordenadas expressa como uma fração da área Média 341 341 22 y 22 a i a 1 1 2a 2a 1 I 3a I 3a Figura 1240 Curva da distribuição normal mostradas as porcentagens de corpos de prova em intervalos de um desvio padrão Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 669 total sob a curva portanto proporcional à área determina a probabilidade de a resis tência de um indivíduo coletado aleatoriamente x estar entre esses dados limites Essa probabilidade multiplicada por 100 resulta na porcentagem esperada de corpos de pro va a longo prazo com resistência entre os dois limites considerados Tabelas estatísticas apresentam os valores de áreas proporcionais para diferentes valores de x µla Desvio padrão A partir da discussão anterior pode ser visto que a dispersão da resistência em relação à média é uma função fixa do desvio padrão que é definido como a raiz quadrada média dos desvios quadráticos ou seja onde x representa os valores de resistência de todos os n corpos de prova e µ a média aritmética dessas resistências isto éµ fxln Na prática é utilizado um número limitado de corpos de prova e sua média X é a estimativa da média real da população µ Os cálculos dos desvios são realizados em relação à média X e não à médiaµ portanto deve ser utilizado n 1 em vez de n no denominador da expressão para a determinação de a A razão para a correção de nln 1 conhecida como correção de Bessel decorre do fato de a soma dos quadrados dos desvios possuir um valor mínimo quando obtida em relação à média da amostra x sendo portanto menor do que a obtida em relação à média da populaçãoµ Essa correção não deve ser aplicada quando n é grande Sendo assim a estimativa de a é Ix x2112 s n1 Um aspecto prático importante é que um valor p ex o resultado do ensaio de um corpo de prova não fornece nenhuma informação sobre o desvio padrão e portanto sobre a confiabilidade ou um possível erro do valor obtido A maioria das calcula doras oferece o cálculo direto do desvio padrão mas uma forma mais conveniente da expressão para cálculos manuais é Assim a soma de x2 é obtida sem a necessidade de cálculo prévio das diferenças x X Outras simplificações como a subtração de um valor fixo de todos os valores facilitam os cálculos Para obter s aplicase a correção de Bessel l2 san n1 O desvio padrão é expresso nas mesmas unidades da variável original x mas para vários fins é conveniente expressar a dispersão dos resultados em um valor percentual De nominado coeficiente de variação o valor obtido pela relação a IX x 100 é adimensional 670 Propriedades do Concreto A representação gráfica do desvio padrão ver Figura 1240 é a distância horizon tal a partir da média até o ponto de inflexão da curva de distribuição normal Como a curva é simétrica a área sob a curva contida entre as abscissas µ a e µ a é 68 da área total sob a curva Em outras palavras a probabilidade de que a resistência de um corpo de prova tomado aleatoriamente esteja entreµ a é de 068 As probabilidades para outros desvios em relação à média são indicadas na Figura 1240 Para uma determinada resistência média o desvio padrão caracteriza plenamente a distribuição considerada como do tipo normal A variação no valor do desvio padrão indica a dispersão das resistências em MPa É válido destacar que a precisão com a qual X estima a média da populaçãoµ é controlada pelo desvio padrão da média conhecido como erro padrãoª ondeª afo Dessa forma existe uma probabilidade de 068 de que X esteja no intervaloµ ª As curvas de distribuição para valores de desvio padrão de 25 38 e 62 MPa são mostradas na Figura 143 O valor do desvio padrão influencia a resistência média que deve ser almejada na dosagem para uma determinada resistência mínima ou ca racterística especificada pelo projetista estrutural Esse problema será exaustivamente apresentado no Capítulo 14 Detalhes de métodos estatísticos aplicáveis aos ensaios em especial dados sobre a escolha do tamanho da amostra devem ser buscados em livros especializados3 Os termos precisão repetibilidade e reprodutibilidade são defi nidos na BS ISO 572511994 Referências 12l CEBFIP Model Code 1990 437 pp London Thomas Telford 1993 122 R C Meininger and N R Nelson Concrete mixture evaluation and acceptance for air field pavements in AirfieldPavement Interaction An Integrated System Proc ASCE Con ference Kansas City pp 199224 ASCE 1991 123 A M Neville The influence of the direction of loading on the strength of concrete test cubes ASTM Buli No 239 pp 635 July 1959 124 A M Neville The failure of concrete compression test specimens Civil Engineering 52 No 613 pp 7734 London July 1957 125 H F Gonnerman Effect of end condition of cylinder on compressive strength of concre te Proc ASTM 24 Part II p 1036 1924 126 G Werner The effect of type of capping material on the compressive strength of concrete cylinders Proc ASTM 58 pp 116681 1958 127 US Bureau of Reclamation Concrete Manual 8th Edn Denver Colorado 1975 128 R LHermite Idées actuelles sur la technologie du béton Documentation Technique du Bâtiment et des Travaux Publics Paris 1955 129 A G Tarrant Frictional difficulty in concrete testing The Engineer 198 No 5159 pp 8012 London 1954 1210 A G Tarrant Measurement of friction at very low speeds The Engineer 198 No 5143 pp 2623 London 1954 1211 P J F Wright Compression testing machines for concrete The Engineer 201 pp 63941 London 26 April 1957 3 Por exemplo J B Kennedy and A M Neville Basic Statistical Methodsfor Engineers and Scien tists 3rd Ed New York and London Harper and Row 1986 Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 671 1212 J W H King Discussion on Properties of concrete under complex states of stress in The Proc Int Conf on the Structure of Concrete p 293 London Cement and Concrete Assoe 1968 1213 R Jones A method of studying the formation of cracks in a material subjected to stress British Journal of Applied Physics 3 pp 22932 London 1952 1214 J W Murdock and C E Kelser Effect of length to diameter ratio of specimen on the apparent compressive strength of concrete ASTM Buli pp 6873 April 1957 1215 K Newman Concrete control tests as measures of the properties of concrete Proc of a Symposium on Concrete Quality pp 120 38 London Cement and Concrete Assoe 1964 1216 R H Evans The plastic theories for the ultimate strength of reinforced concrete beams J Inst Civ Engrs 21 pp 98121 London 194344 See also Discussion 22 pp 38398 London 1943 44 1217 US Bureau of Reclamation 491492 Procedure for direct tensile strength static modu lus of elasticity and Poissons ratio of cylindrical concrete specimens in tension Concrete Manual Part 2 9th Edn pp 72631 Denver Colorado 1992 1218 A M Neville The influence of size of concrete test cubes on mean strength and standard deviation Mag Concr Res 8 No 23 pp 10110 1956 1219 D P OCleary and J G Byrne Testing concrete and mortar in tension Engineering pp 3845 London 18 March 1960 1220 P J F Wright The effect of the method of test on the flexural strength of concrete Mag Concr Res 4 No 11 pp 6776 1952 1221 ACI 214lR81 Reapproved 1986 Use of accelerated strength testing ACI Manual of Concrete Practice Part 2 Construction Practices and Inspection Pavements 4 pp Detroit Michigan 1994 1222 B W Shacklock and P W Keene The comparison of compressive and flexural strengths of concrete with and without entrained air Cement Concr Assoe Tech Report TRA283 London Dec 1957 1223 S Walker and D L Bloem Studies of flexural strength of concrete Part 3 Effects of variations in testing procedures Proc ASTM 57 pp 112239 1957 1224 P J F Wright Comments on an indirect tensile test on concrete cylinders Mag Concr Res 7 No 20 pp 8796 1955 1225 Concrete Society Report Analysis of Hardened Concrete Technical Report No 32 111 pp London 1989 1226 P J F Wright Variations in the strength of Portland cement Mag Concr Res 10 No 30 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range of samples taken from a nor mal population Biometrika 17 pp 364 87 Cambridge and London 1925 1235 A M Neville Some aspects of the strengths of concrete Civil Engineering London 54 Part 1 pp 11535 Oct 1959 Part 2 pp 130811 Nov 1959 Part 3 pp 14359 Dec 1959 1236 H Rüsch Versuche zur Festigkeit der Biegedruckzone Deutseher Aussehussfiir Stahlbe ton No 120 1955 1237 M Prôt Essais statistiques sur mortiers et betons Annales de lInstitut Teehnique du Bâti ment et de Travaux Publies No 81 Béton Béton Armé No 8 JulyAug 1949 1238 R F Blanks and C C McNamara Mass concrete tests in large cylinders J Amer Concr Inst 31 pp 280303 JanFeb 1935 1239 W J Skinner Experiments on the compressive strength of anhydrite The Engineer 207 Part 1 pp 2559 13 Feb 1959 Part 2 pp 28892 London 20 Feb 1959 1240 H F Gonnerman Effect of size and shape of test specimen on compressive strength of concrete Proe ASTM 25 Part II pp 23750 1925 1241 A M Neville The use of 4inch concrete compression test cubes Civil 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pressive strength in ln SituNondestructive Testing of Concrete Ed V M Malhotra ACI SP82 pp 20127 Detroit Michigan 1984 1263 R E Philleo Comparison of results of three methods for determining Youngs modulus of elasticity of concrete J Amer Concr lnst 51 pp 4619 Jan 1955 1264 V M Malhotra Effect of specimen size on tensile strength of concrete J Amer Concr lnst 67 pp 4679 June 1970 1265 A M Neville A general relation for strengths of concrete specimens of different shapes and sizes J Amer Concr lnst 63 pp 1095109 Oct 1966 1266 P F Mlaker et ai Acoustic emission behavior of concrete in ln Situ I Nondestructive Tes ting of Concrete Ed V M Malhotra ACI SP82 pp 61937 Detroit Michigan 1984 1267 N Petersons Should standard cube test specimens be replaced by test specimens taken from structures Materiais and Structures 1 No 5 pp 42535 Paris SeptOct 1968 1268 W H Dilger R Koch and R Kowalczyk Ductility of plain and confined concrete under different strain rates ACl Journal 81 No 1 pp 7381 1984 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of tensile strength Materiais and Structures 6 No 31 pp 1521 1973 1287 Nianxiang Xie and Wenyan Liu Determining tensile properties of mass concrete by direct tensile test ACI Materiais Journal 86 No 3 pp 21419 1989 1288 K W Nasser and A A AlManaseer lts time for a change from 6 x 12 to 3 x 6in cylinders ACI Materiais Journal 84 No 3 pp 21316 1987 1289 T C Liu and J E McDonald Prediction of tensile strain capacity of mass concrete J Amer Concr Inst 75 No 5 pp 1927 1978 1290 R L Day and N M Haque Correlation between strength of small and standard concrete cylinders ACI Materiais Journal 90 No 5 pp 45262 1993 1291 V Kadle4ek and Z tpetla Effect of size and shape of test specimens on the direct tensile strength of concrete RILEM Buli No 36 pp 17584 Paris Sept 1967 1292 R J Torrent A general relation between tensile strength and specimen geometry for con cretelike materiais Materiais and Structures 10 No 58 pp 18796 1977 1293 A Bajza On the factors influencing the strength of cement compacts Cement and Concre te Research 2 No 1 pp 6778 1972 1294 Z P Ba2ant et ai Size effect in Brazilian splitcylinder tests measurements and fracture analysis ACI Materiais Journal 88 No 3 pp 32532 1989 1295 J Moksnes Concrete in offshore structures Concrete Structures Norwegian Inst Technology Symp Trondheim Oct 1978 pp 16376 1978 1296 U Bellander Concrete strength in finished structures Part 1 Destructive testing methods Reasonable requirements CBI Research 1376 205 pp Swedish Cement and Concrete Research Inst 1976 1297 P Rossi et ai Effet déchelle sur le comportement du béton en traction Bulletin Liaison Laboratoires des Fonts et Chaussées 182 pp 1120 NovDec 1992 1298 J H Bungey Determining concrete strength by using smalldiameter cores Mag Concr Res 31 107 pp 918 1979 1299 V M Malhotra Contract strength requirements cores versus in situ evaluation J Amer Concr Inst 74 No 4 pp 16372 1977 12100 Concrete Society Concrete core testingfor strength Technical Report No 11 44 pp Lon don 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strengths of concrete Accelerated Strength Testing ACI SP56 pp 14767 Detroit Michigan 1978 12108 R S AlRawi and K AlMurshidi Effects of maximum size and surface texture of aggre gate in accelerated testing of concrete Cement and Concrete Research 8 No 2 pp 2019 1978 12109 J W Galloway H M Harding and K D Raithby Effects of Moisture Changes on Flexu ral and Fatigue Strength of Concrete Transport and Road Research Laboratory No 864 18 pp Crowthorne UK 1979 12110 W E Yip and C T Tam Concrete strength evaluation through the use of small diameter cores Mag Concr Res 40 No 143 pp 99105 1988 12111 S Gebler and R Schutz Is 085 f valid for shotcrete Concrete International 12 No 9 pp 679 1990 12112 R L Yuan et ai Evaluation of core strength in highstrength concrete Concrete Interna tional 13 No 5 pp 304 1991 12113 V M Malhotra Evaluation of the pullout test to determine strength of insitu concrete Materiais and Structures 8 No 43 pp 1931 1975 12114 A Szypula and J S Grossman Cylinder vs core strength Concrete International 12 No 2 pp 5561 1990 12115 WC Greer Jr Variation of laboratory concrete flexural strength tests Cement Concrete and Aggregates 5 No 2 pp 11122 Winter 1983 12116 S Yamane et ai Concrete in finished structures Takenaka Tech Res Rept No 22 pp 6773 Tokyo Oct 1979 12117 A U Nilsen and PC Aitcin Static modulus of elasticity of highstrength concrete from pulse velocity tests Cement Concrete and Aggregate 14 No 1 pp 646 1992 12118 K Mather Effects of accelerated curing procedures on nature and properties of cement and cementfly ash pastes in Properties of Concrete at Early Ages ACI SP95 pp 15571 Detroit Michigan 1986 12119 J F Lamond Quality assurance using accelerated strength testing Concrete International 5 No 3 pp 4751 1983 12120 J Õzetkin Accelerated strength testing of Portlandpozzolan cement concretes by the warm water method ACI Materiais Journal 84 No 1 pp 514 1987 12121 F M Bartlett and J G MacGregor Effect of moisture condition on concrete core streng ths ACI Materiais Journal 91 No 3 pp 22736 1994 12122 ACI 228 lR89 Inplace methods for determination of strength of concrete A CI Manual of Concrete Practice Part 2 Construction Practices and Inspection Pavements 25 pp De troit Michigan 1994 676 Propriedades do Concreto 12123 U Bellander Concrete strength in finished structures Part 3 Nondestructive testing methods Investigations in laboratory and insitu CBI Research 377 p 226 Swedish Ce ment and Concrete Research Inst 1977 12124 ACI 31802 Building code requirements for structural concrete ACI Manual of Concrete Practice Part 3 Use of Concrete in Buildings Design Specifications and Related Topics 443pp 12125 S Amasaki Estimation of strength of concrete in structures by rebound hammer CAJ Proceedings of Cement and Concrete No 45 pp 34551 1991 12126 R S Jenkins Nondestructive testing an evalution too Concrete International 7 No 2 pp 226 1985 12127 C Jaegermann and A Bentur Development of destructive and nondestructive testing methods for quality control of hardened concrete on building sites and in precast facto ries Research Report No 017196 Israel Institute of Technology Building Research Sta tion Haifa July 1977 12128 K M Alexander Comments on an unsolved mystery in concrete technology Concrete 14 No 4 pp 289 London April 1980 12129 A J Chabowski and D W BrydenSmith Assessing the strength of insitu Portland ce ment concrete by internal fracture tests Mag Concr Res 32 No 112 pp 16472 1980 12130 K W Nasser and R J Beaton The K5 accelerated strength tester J Amer Concr Inst 77 No 3 pp 17988 1980 12131 L M Melis A H Meyer and D W Fowler An Evaluation of Tensile Strength Testing Research Report 4321 F Center for Transportation Research U niver sity of Texas 81 pp Austin Texas Nov 1985 12132 Y H Loo C W Tan and C T Tam Effects of embedded reinforcement on measured strength of concrete cylinders Mag Concr Res 41 No 146 pp 1118 1989 12133 ACI 506290 Specification for materiais proportioning and application of shotcrete ACI Manual of Concrete Practice Part 5 Masonry Precast Concrete Special Processes 8 pp Detroit Michigan 1994 12134 T Akashi and S Amasaki Study of the stress waves in the plunger of a rebound hammer at the time of impact in ln SituNondestructive Testing of Concrete Ed V M Malhotra ACI SP82 pp 1934 Detroit Michigan 1984 12135 J H Bungey The Testing of Concrete in Structures 2nd Edn 222 pp Surrey University Press 1989 12136 W C Stone and N J Carino Comparison of analytical with experimental internal strain distribution for the pullout test ACI Journal 81 No 1 pp 312 1984 12137 J H Bungey and R Madandoust Factors influencing pulloff tests on concrete Mag Concr Res 44 No 158 pp 2130 1992 12138 M G Barker and J A Ramirez Determination of concrete strengths with breakoff tes ter ACI Materiais Journal 85 No 4 pp 2218 1988 12139 C G Petersen LOKtest and CAPOtest development and their applications Proc Inst Civ Engrs Part 1 76 pp 539 49 May 1984 12140 N J Carino Nondestructive testing of concrete history and challenges in Concrete Technology Past Present and Future V Mohan Malhotra Symposium ACI SP144 pp 62380 Detroit Michigan 1994 12141 RILEM Committee 43 Draft recommendation for insitu concrete strength deter mi nation by combined nondestructive methods Materiais and Structures 26 No 155 pp 439 1993 12142 S Popovics and J S Popovics Effect of stresses on the ultrasonic pulse velocity in concre te Materiais and Structures 24 No 139 pp 1523 1991 Capítulo 12 Ensaios em concreto endurecido 677 12143 G V Teodoro Mechanical strength property of concrete at early ages as reflected by Sch midt rebound number ultrasonic pulse velocity and ultrasonic attenuation in Properties of Concrete at Early Ages ACI SP95 pp 13953 Detroit Michigan 1986 12144 S Nilsson The tensile strength of concrete determined by splitting tests on cubes RILEM Buli No 11 pp 637 Paris June 1961 12145 K W Nasser and V M Malhotra Accelerated testing of concrete evaluation of the K5 method ACI Materiais Journal 87 No 6 pp 58893 1990 12146 R H Elvery and L A M lbrahim Ultrasonic assessment of concrete strength at early ages Mag Concr Res 28 No 97 pp 18190 Dec 1976 12147 B Mayfield The quantitative evaluation of the watercement ratio using fluorescence mi croscopy Mag Concr Res 42 No 150 pp 459 1990 12148 E Arioglu and O S Koyluoglu Discussion of Are current concrete strength tests suitable for high strength concrete Materiais and Structures 29 No 193 pp 57880 1996 12149 A M Neville How closely can we determine the watercement ratio of hardened concre te Materiais and Structures 36 pp 31118 June 2003 12150 Beattie A Lightweight aggregates benefits and practicalities The Structural Engineer 88 pp 1418 Dec 2010 13 Concretos especiais Neste capítulo serão abordados diversos tipos de concretos que podem ser utilizados quando são necessárias propriedades especiais O termo especial não significa que sejam raras ou desnecessárias mas que se tratam de propriedades específicas que são desejáveis em determinadas circunstâncias Vários tipos de concreto serão analisados iniciando pelos concretos que contêm diferentes materiais cimentícios utilizados com frequência atualmente discutidos no Capítulo 2 cinza volante escória granulada de altoforno e sílica ativa 139º O segundo tipo de concreto a ser analisado é o denominado concreto de alto desempenho Esse concreto invariavelmente contém no mínimo um dos materiais ci mentícios mencionados acima bem como normalmente um aditivo superplastificante A expressão alto desempenho é um tanto pretensiosa já que a principal característica desse concreto é que seus ingredientes e suas proporções são selecionados de forma a re sultar em propriedades especificamente adequadas ao uso esperado da estrutura Essas propriedades em geral são alta resistência ou baixa permeabilidade O terceiro e último tipo de concreto discutido neste capítulo é o concreto leve ou seja um concreto com massa específica significativamente menor do que a do concreto produzido com agregados normais que varia entre 2200 e 2600 kgm3 Mais um tipo de concreto deve ser mencionado o concreto pesado utilizado para fins de atenuação de raios X raios gama e nêutrons Em virtude desse uso especializado esse tipo de concreto não será analisado neste livro Concretos com diferentes materiais cimentícios Os capítulos anteriores abordaram concretos com uma variedade de materiais cimen tícios mas foram tratados principalmente os concretos contendo somente cimento Portland A razão para essa abordagem é que até recentemente o cimento Portland era considerado o melhor senão o único material cimentício do concreto Quan do outros materiais em especial a cinza volante e a escória granulada de altoforno eram utilizados eles eram considerados como substitutos do cimento e sua influência e desempenho eram analisados em relação ao concreto padrão que continha somente cimento Portland comum N de RT Neste capítulo o cimento Portland comum ou seja sem adições puro será deno minado de forma simplificada cimento Portland Capítulo 13 Concretos especiais 679 Essa situação mudou drasticamente pois conforme citado na página 93 diversos materiais cimentícios são atualmente considerados ingredientes do concreto Esses mate riais a cinza volante a escória granulada de altoforno e a sílica ativa foram discutidos em relação às suas propriedades físicas e quimicas no Capítulo 2 Durante a análise das diversas propriedades do concreto nos capítulos anteriores a influência desses materiais foi frequentemente citada Entretanto isso foi feito de forma fragmentada mas agora será feita uma revisão das propriedades dos concretos que contêm esses materiais É possível argumentar que as influências de cada material de forma isolada de veriam ser discutidas inicialmente entretanto uma breve revisão desses materiais em conjunto pode ser útil para fornecer um quadro geral de seu papel no comportamento do concreto Dessa forma serão discutidas as características comuns de dois ou todos os três materiais e o uso de mais de um deles ao mesmo tempo Em seguida serão tratadas as questões específicas Aspectos gerais do uso de cinza volante escória granulada de altoforno e sílica ativa Um argumento frequentemente utilizado em favor da utilização desses materiais é que comparados ao cimento Portland eles poupam energia e preservam os recursos Isso é verdade mas o principal argumento favorável à sua utilização são as vantagens técnicas da adição desses materiais ao concreto Na verdade em muitos casos eles devem ser utilizados em detrimento de uma mistura constituída somente de cimento Portland independentemente de aspectos econômicos ou ambientais Há certa dificuldade na apresentação das informações disponíveis sobre a influência e no uso desses três materiais cimentícios de forma objetiva e de validade geral Um número muito grande de artigos foi publicado mas na maioria deles um pesquisador entusiasta apresenta um conjunto único de ensaios com um dos materiais e mostra os benefícios do uso desse material em especial que com frequência é um produto local específico Dentre as diferenças entre as misturas com determinado material cimentício e a mistura de referência podem estar incluídas a trabalhabilidade a resistência a diferentes idades o consumo total de material cimentício ou a relação águacimento e todas são importantes na construção Não é possível realizar uma generalização válida dessas comparações mas uma revisão geral das propriedades das misturas que contêm diferentes materiais cimentícios seria útil Isso pode tornar possível avaliar as proprieda des dos concretos com ingredientes diferentes possivelmente em diferentes proporções As propriedades específicas de qualquer mistura devem ser comprovadas por ensaios Os materiais cimentícios influenciam a evolução da hidratação devido a suas com posições quimicas reatividade distribuição das dimensões e forma das partículas 139 A reatividade real da escória de altoforno depende de sua composição teor de fase vítrea e dimensão da partícula 139 A cinza volante com elevado teor de cálcio Classe C ASTM e Classe W BS EN é muito mais reativa do que a cinza Classe F Classe V BS EN e portanto possui alguma semelhança com o comportamento da escória de altoforno 139 A reação da cinza volante Classe F requer uma água de poros com alcalinidade elevada que é reduzida quando a sílica ativa e a escória de altoforno estão incorporadas à mis tura Consequentemente a reatividade da cinza volante nessas misturas é reduzida 1315 Para um determinado teor total de material cimentício a adição de cinza volante ou escória de altoforno reduz a demanda de água e melhora a trabalhabilidade No 680 Propriedades do Concreto caso da escória de altoforno a melhora pode não ser avaliada em termos de abati mento mas uma vez que a vibração tenha sido aplicada o concreto com escória se torna mais móvel o que resulta em adensamento mais fácil A sílica ativa reduz ou até mesmo elimina a exsudação A melhora da trabalhabilidade pela cinza volante é atribuída à forma esférica de suas partículas Entretanto a adição de cinza volante e em menor dimensão de escória de altoforno à mistura tem o efeito físico de modificar a floculação do cimento resultando em redução da demanda de água 139 A dispersão alterada das partículas de cimento é refletida na microestrutura da pasta de cimento hidratada principalmente em sua distribuição de dimensões dos poros sendo menor a dimensão mediana e assim a permeabilidade 139 Esse efeito está presente em uma porosidade total constante que é controlada pela relação águacimento total A melhora da resistência do concreto devido à cinza volante não é somente conse quência de sua pozolanicidade mas também da capacidade de as partículas extrema mente finas se encaixarem entre as partículas de cimento Uma prova disso é dada pelo efeito benéfico da cinza volante utilizada com cimento de altoforno quando a reação pozolânica é improváveI 1312 Aspectos relativos à durabilidade Apesar de a razão inicial da utilização dos materiais cimentícios no concreto ser sua influência na velocidade de desenvolvimento do calor de hidratação e da resistência ainda mais importante é sua influência na resistência do concreto a ataques quimicos que é consequência não somente da natureza quimica da pasta de cimento hidratada mas também de sua microestrutura Esse tópico foi considerado nos Capítulos 1 O e 11 Não é exagero dizer que os materiais cimentícios exercem influência fundamental em todos os aspectos de durabilidade relacionados ao transporte de agentes agressivos atra vés do concreto Uma razão para isso é que em geral os materiais cimentícios conside rados neste capítulo são mais finos do que o cimento Portland e portanto melhoram o empacotamento das partículas Dessa forma desde que seja garantida uma cura úmida adequada sua presença reduz a permeabilidade 1392 Embora o uso de escória de altoforno ou cinza volante reduza a permeabilidade elas tornam a carbonatação mais rápida 1313 Esse aumento é maior quando a cinza volante é utilizada com cimento de altoforno 1312 Quando a soma dos teores de cin za volante e de escória de altoforno é superior a 60 o aumento da carbonatação é maior quanto maior for o teor de cinza volante 1313 A carbonatação aumentada não é necessariamente verificada na prática quando são utilizadas misturas com proporções adequadas A carbonatação também reduz a permeabilidade mas não quando a cin za volante e a escória de altoforno estão presentes na mistura 1312 Foi observada boa resistência ao gelo e degelo sem o uso de ar incorporado em concretos com relação águacimento igual a 027 e aditivo superplastificante contendo cinza volante Classe C em um teor entre 20 e 35 da massa total de material cimentício e sílica ativa 10 na mesma base Da mesma forma foi verificada boa resistência a sulfatos com teores de até 50 de cinza volante Classe C e 10 de sílica ativa 1311 O controle da reação álcalisílica é um assunto especializado em que é necessário um conhecimento aprofundado sobre os agregados a serem utilizados ver página 150 Entre tanto devem ser destacados os efeitos benéficos da incorporação de cinza volante cerca de 30 a 40 em massa ou de escória de altoforno cerca de 40 a 50 em massa nos cimentos Capítulo 13 Concretos especiais 681 compostos 137 Esses materiais contêm somente uma pequena quantidade de álcalis solúveis em água de modo que para uma determinada quantidade de materiais cimentícios in cluindo o cimento Portland com teor de álcalis elevado a presença de escória de altoforno ou cinza volante no cimento composto reduz o teor total de álcalis da mistura 131º Dessa forma a utilização desses materiais pode prescindir o uso de cimentos de baixo teor de álcalis mas a não ocorrência de reação expansiva deve ser verificada por meio de ensaios Os efeitos benéficos da adição de sílica ativa em concretos submetidos à cura a vapor a 65 ºC na penetrabilidade de cloretos foram confirmados por Campbell De twiller134 Com a adição de no mínimo 10 de sílica ativa constatouse uma melhora significativa mas o valor de 75 foi altamente eficaz em misturas contendo de 30 a 40 em relação ao total de material cimentício de escória de altoforno 134 Ainda deve ser citado que concretos produzidos somente com cimento Portland curados a 50 ºC apresentaram aumento na penetrabilidade de cloretos 133 Estudos adicionais de Detwiler et a 132 confirmaram o efeito benéfico em relação à penetrabilidade de cloretos da adição de sílica ativa e escória de altoforno ao con creto curado a 50 e 70 ºC Essas conclusões foram obtidas em concretos com relações águacimento de 040 e 050 e teores de sílica ativa e escória de altoforno de respectiva mente 5 e 30 em relação à massa total de material cimentício Generalizações sobre os teores ou proporções ótimas não são possíveis devido à penetrabilidade do concreto resultante ser afetada pelo grau de hidratação no momento da exposição aos cloretos Variabilidade dos materiais Os três materiais cimentícios discutidos neste capítulo não são produzidos especifi camente para utilização em concreto na verdade eles são resíduos industriais Essa situação se reflete em suas variabilidades A cinza volante é um resíduo da queima de carvão mineral para a geração de ener gia elétrica Os operadores do sistema elétrico estão cientes do valor comercial de uma cinza volante uniforme mas variações periódicas na operação de uma usina elétrica em especial se não for uma usina de fornecimento principal podem resultar em proprieda des ocasionalmente variáveis da cinza volante Também existem é claro diferenças en tre a cinza produzida por diferentes usinas Além do mais até mesmo uma mesma usina produz cinzas com propriedades variáveis caso seja utilizado carvão não uniforme em curto ou longo prazo A classificação e o beneficiamento da cinza seriam importantes mas aumentariam seu custo Concluise então que os usuários da cinza volante devem estar atentos às proprie dades do material utilizado no concreto e que não devem se basear em considerações padronizadas sobre a distribuição das dimensões das partículas da cinza ou de seu teor de carbono Como consequência não é possível apresentar um quadro simples do com portamento do concreto com cinza volante já que a cinza volante não é um material simples de composição praticamente constante As cinzas volantes são como vários ti pos de cimentos Portland com variadas características físicas e quimicas Portanto não é surpresa que o uso de cinza volante resulte em uma variedade de efeitos em especial devido à grande variação de seu teor no concreto Por outro lado a escória de altoforno por ser resíduo de um processo altamente controlado ver página 81 possui variabilidade muito menor e o mesmo se aplica à sílica ativa 682 Propriedades do Concreto Ainda em relação à cinza volante deve ser ressaltado que a hidratação de uma determinada cinza depende das propriedades químicas e da finura do cimento Portland na mistura Não surpreende o fato de não haver uma relação simples entre a porcenta gem de cinza volante em relação ao total de material cimentício e as propriedades do concreto resultante com outras proporções Inevitavelmente não foram bemsucedidas as tentativas de relacionar por uma simples equação a resistência do concreto mesmo com proporções fixas com as diversas propriedades da cinza volante como finura re síduos de partículas maiores do que determinada dimensão índices de pozolanicidade teor de carbono teor de fase vítrea e composição química 136 De fato essa situação é esperada dado que nenhuma equação pode prever a resistência de cimentos Portland a partir de suas propriedades fisicas e químicas A cinza volante e a escória de altoforno são componentes muito relevantes do concreto mas também apresentam vantagens econômicas devido a serem resíduos de outros processos com disponibilidade contínua que necessitam ser eliminados Vale a pena refletir que em consequência de alterações nos padrões industriais em especial no consumo de aço e das fontes de energia a disponibilidade de cinza volante e escória de altoforno pode ser menor no futuro ver página 710 podendo ser necessário o desen volvimento de novos materiais cimentícios Concreto com cinza volante Uma breve descrição das propriedades fisicas e quimicas da cinza volante foi apresen tada no Capítulo 2 A partir de agora será analisado o uso da cinza volante no con creto e discutidas as propriedades do concreto resultante Também serão apresentadas discussões sobre as propriedades da cinza volante em si analisando a forma como elas influenciam as propriedades do concreto A importância da cinza volante não pode ser subestimada pois ela não é mais um substituto de baixo custo do cimento nem um enchimento ou uma adição da mistu ra A cinza volante confere importantes vantagens ao concreto portanto o entendimen to de seu papel e de sua influência é fundamental A variabilidade de suas propriedades foi mencionada anteriormente Essa variabi lidade decorre do fato de a cinza volante não ser um produto especialmente fabricado e que portanto não pode ser controlada por exigências de uma norma As principais influências são a natureza do carvão e a forma de sua pulverização a operação da for nalha o processo de precipitação da cinza a partir dos gases de combustão e em espe cial o nível de classificação das partículas no sistema de exaustão Mesmo quando esses fatores são constantes uma usina termoelétrica cujo funcionamento varia conforme a demanda de energia produz cinza volante variável diferentemente do que ocorre em uma usina principal As variações na cinza volante são teor de vidro teor de carbono forma e distribuição das dimensões das partículas bem como a presença de magnésio e outros minerais e também a cor É possível melhorar a distribuição das dimensões das partículas por classificação e moagem Conforme mencionado o processo de queima do carvão pulverizado influencia a forma das partículas de cinza A temperatura elevada favorece a formação de par tículas esféricas mas a necessidade da redução de emissão de NOx obriga a utilização de temperaturas de pico de combustão mais baixas fazendo com que minerais com elevado ponto de fusão nem sempre se liquefaçam totalmente Uma consequência dis Capítulo 13 Concretos especiais 683 so é a redução da proporção de partículas esféricas e também das partículas menores do que 10 µm Entretanto a proporção de partículas maiores do que 45 µm não são afetadas 1312 1334 Essas alterações vão contra os efeitos benéficos da cinza volante no concreto portanto há uma necessidade de avanços na tecnologia de modo a satisfazer tanto as exigências de emissão de NOx quanto as propriedades das partículas do ponto de vista de sua utilização no concreto Entretanto deve ser destacado que na maioria dos países são produzidas de for ma consistente cinzas volantes excelentes e de boa uniformidade e não há dúvidas de que o consumo mundial de cinza volante aumenta e esperase que continue assim O que não é possível é fornecer informações sobre uma cinza padrão ou típica ou seja não é possível apresentar uma orientação específica sobre a utilização da cinza volante como um material genérico A influência da cinza volante nas propriedades do concreto fresco A principal influência está na demanda de água e na trabalhabilidade Para uma traba lhabilidade constante a redução na demanda de água devido à cinza volante normal mente se situa entre 5 e 15 quando comparada a um concreto produzido somente com cimento Portland e com o mesmo consumo de material cimentício A redução é maior com relações águacimento maiores 1312 O concreto que contém cinza volante é coeso e possui menor exsudação sendo adequado para bombeamento e para fôrmas deslizantes As operações de acabamento do concreto com cinza volante são realizadas com maior facilidade A influência da cinza volante nas propriedades do concreto fresco está relacionada à forma das partículas da cinza A maioria delas é esférica e sólida Entretanto algumas partículas maiores são esferas ocas conhecidas como cenosferas ou são vesiculares e de forma irregular A redução na demanda de água causada pela presença da cinza volante é nor malmente atribuída à sua forma esférica efeito que é denominado efeito de rola mento Entretanto outros mecanismos também estão envolvidos e podem muito bem ser dominantes Em especial como consequência de cargas elétricas as partícu las mais finas de cinza volante são adsorvidas na superficie das partículas de cimento Caso haja uma quantidade suficiente de partículas finas de cinza para recobrir a su perficie das partículas de cimento que dessa forma se torna defloculado a demanda de água para uma determinada trabalhabilidade é reduzida 13156 Uma quantidade de cinza volante em excesso em relação à necessária para envolver a superficie das partículas de cimento não confere beneficios adicionais no que tange à demanda de água De fato a redução da demanda de água cresce com o aumento do teor de cinza volante até aproximadamente 20 13156 O efeito da cinza volante não é adicional à ação dos superplastificantes Assim é provável que a ação da cinza da mesma forma que a dos superplastificantes na demanda de água ocorra pela dispersão e adsorção da cinza volante nas partículas de cimento Portland 13156 Recomendações para o uso de teores de cinza volante acima de 50 foram feitas por Malhotra mas não são de aceitação geral 13160 A presença do carbono na cinza volante foi citada na página 87 e uma das conse quências do teor elevado desse elemento é a influência negativa sobre a trabalhabilida de A variação no teor de carbono também pode levar a um comportamento instável em 684 Propriedades do Concreto relação à incorporação de ar com alguns agentes incorporadores de ar sendo adsorvi dos pelas partículas porosas do carbono A presença de cinza volante tem um efeito retardador de cerca de 1 hora prova velmente devido à liberação do so presente na superficie das partículas de cinza vo lante O retardo pode ser vantajoso durante a concretagem em temperaturas ambiente elevadas Caso contrário pode ser necessário um acelerador Somente o tempo de início de pega é retardado pois o intervalo entre o enrijecimento e o fim de pega permanece inalterado Em baixas temperaturas o retardo de pega se soma ao efeito retardador de alguns aditivos o que pode causar a formação de bolhas e descamação 13160 A afirmação ante rior não é um argumento contra o uso de elevados teores de cinza volante apenas uma indicação da necessidade de determinação das propriedades desse concreto na presença de aditivos Hidratação da cinza volante As reações pozolânicas foram analisadas no Capítulo 2 No caso da cinza volante os produtos da reação assemelhamse bastante ao CSH produzido pela hidratação do cimento Portland Entretanto a reação não tem início até algum tempo após a mistura No caso da cinza volante Classe F ver página 87 esse período pode chegar a uma semana ou mais Uma explicação para esse atraso apresentada por Fraay et ai 1315 é a seguinte o material vítreo existente na cinza volante somente se decompõe quando o pH da água de poros é no mínimo aproximadamente 132 Para isso é necessário que ocorra parte da hidratação do cimento Portland da mistura Além do mais os produtos de reação do cimento Portland se precipitam na superficie das partículas de cinza vo lante que agem como núcleos Quando o pH da água de poros se torna suficientemente elevado os produtos de reação da cinza volante se formam nas partículas de cinza e ao seu redor Uma conse quência dessas reações iniciais é que seus produtos com frequência conservam a forma esférica original da cinza Com o passar do tempo mais produtos se difundem e preci pitam no interior do sistema de poros capilares resultando em uma redução da capila ridade da porosidade e consequentemente em uma estrutura de poros mais refinada ver Figura 131 1315 A sensibilidade da reação da cinza volante à alcalinidade da água dos poros im plica que a reatividade da cinza é influenciada pelo teor de álcalis do cimento Portland que será utilizado com essa cinza Entretanto isso foi refutado por Osbreck 13114 Por exemplo como o cimento Portland de alta resistência inicial Tipo III resulta em desenvolvimento mais rápido da alcalinidade da água dos poros do que o cimento Portland comum a reação pozolânica da cinza volante inicia mais cedo quando o primeiro cimento é utilizado A observação anterior ilustra a complexidade do com portamento das cinzas volantes o que torna difícil as generalizações e indica a ne cessidade de verificações experimentais envolvendo a cinza e o cimento Portland que serão utilizados Uma consequência do atraso das reações da cinza volante é a forma benéfica da liberação do calor de hidratação ver Capítulo 8 O progresso da reação pozolânica da cinza Classe F é lento e Fraay et ai registra ram mais de 50 de cinza volante ainda sem reação após 1 ano 1315 Capítulo 13 Concretos especiais 685 Diâmetro dos poros µm Figura 131 Alteração da distribuição das dimensões dos poros determinada por porosime tria de mercúrio na pasta de cimento contendo 30 de cinza volante Classe F em relação à massa total de material cimentício baseado na referência 1315 Enquanto concretos produzidos somente com cimento Portland e relações água cimento média ou alta mantidos em condições adequadas continuam a ganhar resis tência ao longo do tempo o mesmo não acontece quando a cinza volante é incorporada à mistura Após a idade de 3 a 5 anos não foi verificado desenvolvimento de resistência em concretos com relações águacimento entre 050 a 080 e porcentagens de cinza vo lante em relação à massa total de material cimentício variáveis entre 47 e 67 1316 1317 A cinza volante Classe C BS EN Classe W ver página 87 que possui elevado teor de cálcio reage até certo ponto diretamente com a água Em especial uma peque na quantidade de C2S na cinza volante pode estar presente 13157 e esse composto reage formando CSH O C3A cristalino e outros aluminatos também são reativos 139 Além disso da mesma forma que na cinza Classe F ocorre a reação da sílica com o hidróxido de cálcio produzido pela hidratação do cimento Portland Dessa forma a cinza volante Classe C reage mais cedo do que a Classe F mas algumas cinzas Classe C não apresen tam crescimento de resistência em longo prazo1318 Devido ao longo período de tempo necessário às reações da cinza volante no con creto a realização de cura úmida é essencial Uma consequência disso é que ensaios de resistência à compressão em corpos de prova curados em condições de umidade pa dronizadas podem levar a resultados enganosos em relação à resistência do concreto em campo O mesmo pode ocorrer com o concreto produzido somente com cimento Portland mas a influência da cura na resistência é mais pronunciada quando a cinza volante é adicionada à mistura Temperaturas mais altas entre 20 e 80 ºC têm maior efeito em acelerar as rea ções da cinza volante do que no caso de concretos produzidos somente com cimento Portland entretanto ocorre o habitual retrocesso conforme a página 3751321 Com o aumento da temperatura entre 200 e 800 ºC a redução da resistência é similar ou pos sivelmente ainda maior do que no concreto somente com cimento Portland132º 686 Propriedades do Concreto Devido à reatividade da cinza volante aumentar abruptamente com o aumento da temperatura o comportamento do concreto contendo cinza pode ser diferente em se ções de grandes dimensões em que a hidratação dos componentes do cimento Portland causa aumento da temperatura daquele observado em elementos de concreto de peque nas seções em temperatura ambiente 139 Essa observação é importante para a previsão da velocidade de desenvolvimento de resistência do concreto com cinza volante Evolução da resistência do concreto com cinza volante O método de ensaio da ASTM C 31107 fornece uma medida da resistência de arga massas com 20 de cinza volante em relação à massa total de material cimentício e estabelece um índice de desempenho dos materiais pozolânicos Entretanto conforme já citado as reações da cinza volante são influenciadas pelas propriedades do cimento Portland utilizado em conjunto Além do mais juntamente com o efeito das reações quimicas a cinza volante possui efeito fisico ao melhorar a microestrutura da pasta de cimento hidratada A principal ação fisica é a referente à acomodação das partículas de cinza volante na interface das partículas de agregados graúdos fato que não ocorre na argamassa utilizada no ensaio da ASTM C 31107 1312 Por essas razões as determinações do índice de desempenho não permitem estabe lecer adequadamente a contribuição da cinza volante ao desenvolvimento da resistência de um concreto em especial a que ela foi incorporada Esse é um exemplo da inadequa ção de ensaios realizados em argamassas para fins de determinar o efeito de um deter minado fator no concreto O alcance do empacotamento das partículas depende tanto da cinza volante quan to do cimento utilizados e o melhor resultado é obtido com cimentos mais grossos e cinzas mais finas 1312 Um efeito benéfico do empacotamento na resistência é a redução do volume de ar aprisionado no concreto 1312 mas a principal contribuição está na redu ção do volume dos poros capilares de grandes dimensões Vale a pena destacar que a influência positiva da finura da cinza volante está ligada à sua forma esférica Desse modo embora a moagem da cinza volante aumente sua finura ela pode ocasionar a destruição das partículas esféricas e um consequente aumento da demanda de água da mistura devido às formas angulosas e irregulares das partículas 1326 O controle da finura da cinza volante geralmente é realizado com base no mate rial retido na peneira de abertura de 45 µm mas esse parâmetro não é suficientemente classificatório em relação à reatividade da cinza volante e à sua contribuição para o desenvolvimento da resistência no concreto Normalmente cerca de metade das partículas de cinza volante são menores do que 1 O µm mas podem existir grandes variações As partículas com essas dimensões são as mais reativas 1322 e a reatividade é ainda mais elevada quando o diâmetro mediano das partículas de cinza for ainda menor 5 ou até mesmo 25 µm N de RT A NBR 57522014 estabelece um método para determinação do índice de desempe nho de materiais pozolânicos com cimento Portland O ensaio é realizado por meio da compara ção da resistência obtida entre uma argamassa produzida somente com cimento Portland CP II F 32 e outra produzida com 25 de material pozolânico em substituição à mesma porcentagem de cimento Essa norma não deve ser utilizada com sílica ativa ou metacaulim Até a versão de 2012 da norma citada o índice de desempenho era denominado índice de atividade pozolânica Capítulo 13 Concretos especiais 687 Em relação às partículas maiores de cinza Idorn Thaulow1323 sugerem que essas podem ser consideradas como microagregados que melhoram a compacidade da pasta de cimento hidratada de modo similar ao efeito das partículas não hidrata das do cimento Portland Isso é benéfico em relação à resistência mecânica à resistên cia à propagação de fissuras e à rigidez O sistema de poros capilares resultante tem maior capacidade de retenção de água que estará disponível para a hidratação em longo prazo 1323 O teor de fase vítrea exerce grande influência na reatividade da cinza volante No caso da cinza Classe C o teor de cálcio também é um fator influente na reatividade Entretanto o conhecimento dessas características não possibilita prever o desempenho de uma determinada cinza tornando necessária a realização de ensaios de preferência realizados com o cimento Portland a ser utilizado Foi citado na página 683 que a influência benéfica da cinza volante sobre a de manda de água não é verificada em teores de cinza volante superiores a 20 em massa Também do ponto de vista do desenvolvimento da resistência uma quantidade exces siva de cinza volante não é benéfica O teor limite gira provavelmente em torno de 30 em relação à massa total de material cimentício como pode ser verificado na Figura 132 1319 Como tem sido dito repetidas vezes as previsões quantitativas em relação à in fluência da cinza volante na resistência não são possíveis Por exemplo os dados da Idade 100 80 o E 60 o e t 40 20 o 10 20 30 40 50 60 Teor de cinza volante Figura 132 Influência do teor de cinza volante no material cimentício em massa sobre a resistência da pasta de cimento hidratada19 688 Propriedades do Concreto Figura 132 podem ser confrontados com a aparente falta de influência positiva da cin za volante sobre a resistência até mesmo em períodos longos como um ano conforme citado pela Portland Cement Association 1314 Valores médios de resistência de corpos de prova cilíndricos submetidos à cura úmida a 23 ºC obtidos de ensaios com seis cinzas volantes Classe F e quatro cinzas Classe C são mostrados na Tabela 131 1314 Todas as misturas possuem um consumo total de material cimentício de 307 kgm3 e 25 de cinza volante em relação à mas sa total de material cimentício A relação águacimento variou entre 040 e 045 e o abatimento das misturas era de 75 mm A mesma tabela apresenta a resistência de um concreto produzido somente com cimento Portland e mesmos consumo de cimento e relação águacimento Vale ressaltar que o agregado graúdo tinha dimensão máxima do agregado igual a 95 mm Desse modo o efeito benéfico da cinza volante em relação ao empacotamento envolvendo as partículas de agregado graúdo foi menor do que seria no caso de um concreto convencional Essa pode ser a explicação para o aparente efeito limitado da cinza volante na resistência Nesse sentido deve ser destacado que devido à massa específica da cinza volante ser bem menor do que a do cimento Portland normalmente 235 gcm3 em compara ção a 315 gcm para a mesma massa o volume de cinza volante é aproximadamente 30 maior que o do cimento Isso deve ser considerado ao determinar as proporções do concreto sendo que normalmente é utilizado um menor teor de agregados miúdos nesse caso do que em concreto somente com cimento Portland Em relação a outras propriedades físicas além da resistência aparentemente a fluência e a retração não são significativamente influenciadas pelo uso de cinza volante Durabilidade de concretos com cinza volante Conforme discutido nos Capítulos 10 e 11 a seleção de materiais para um concreto deve levar em conta seus efeitos sobre a durabilidade e assim como na resistência há muita dependência da cinza volante a ser utilizada Uma consequência da baixa velocidade de reação da cinza volante no concreto é o fato de o concreto inicialmente possuir maior permeabilidade do que um concreto de mesma relação águacimento em mesma base de material cimentício total mas con tendo somente cimento Portland 1315 Com o tempo entretanto o concreto com cinza volante adquire uma permeabilidade muito baixa sendo portanto essencial que esse concreto passe por cura prolongada 13101 O efeito prejudicial da cura inadequada nas propriedades de absorção da região externa do concreto será maior quanto maior for o teor de cinza Esse efeito é ainda mais pronunciado do que o efeito na resistência do concreto com cinza volante Dessa forma pode não ser adequada a dependência so mente da resistência para a obtenção da durabilidade de um concreto com cinza volante em que a penetração de agentes agressivos no concreto é crítica Em relação à resistência a sulfatos deve ser destacado que a alumina e o cál cio na cinza volante podem contribuir para as reações dos sulfatos Especificamen te quando presentes na fase vítrea da cinza volante a alumina e o cálcio fornecem uma fonte de longa duração de material que pode reagir com os sulfatos formando etringita expansiva 1325 Uma relação sílicaalumina elevada provavelmente reduz a vulnerabilidade ao ataque por sulfatos 1328 mas não é possível estabelecer uma gene ralização confiável Tabela 131 Resistências à compressão típicas de concretos com cinzas volantes13 º14 Material cimentício Cimento Portland Cinza volante Classe F 25 Cinza volante Classe C 25 Classe V BS Classe W BS EN 1 12l 1750 71 1030 89 1290 Resistência à compressão MPa na idade de dias 3 7 14 28 91 212 3070 286 4150 339 4910 40 1 581 O 460 6670 139 2010 194 2820 243 3520 303 4400 398 5770 190 2760 24 1 3490 285 4140 294 4260 405 5880 365 512 7420 473 6860 456 6620 n 11 1J o w n o i n s 1J n jijº CI 00 IO 690 Propriedades do Concreto Aparentemente a adição de cinza volante Classe F ao concreto melhora sua re sistência a sulfatos provavelmente devido à remoção do hidróxido de cálcio O teor de cinza deve ser em geral entre 25 e 40 do total de material cimentício Não há informações confiáveis em relação à cinza Classe C e de fato o papel dela em relação à resistência aos sulfatos não é clara 1318 Ensaios com concretos com ar incorporado relação águacimento igual a 033 e com cinza volante Classe F em um teor de 58 em relação à massa de material ci mentício mostraram uma excelente resistência ao gelo e degelo 133º Deve ser ressaltado que para concretos expostos a agentes descongelantes o ACI 3180213116 limita o teor em massa de cinza volante e outras pozolanas em 25 Em quantidades de até 20 da massa total de material cimentício essa cinza volante não exerce efeito adverso na resistência ao gelo e degelo de concreto com ar incorporado Com teores de cinza Classe C elevados verificouse que a resistência foi prejudicada possivelmente devido ao au mento da porosidade da pasta de cimento endurecida causado pela movimentação da etringita fibrosa para o interior dos vazios de ar 131 Em relação à incorporação de ar no concreto com cinza volante os problemas causados pelo carbono discutidos na página 571 devem ser levados em consideração Bilodeau et a 13124 observaram que a cinza volante tanto de Classe F quanto de Classe C pelo menos quando presentes em grandes proporções resultou em con creto de baixa resistência aos agentes descongelantes mesmo quando o concreto possuía boa resistência ao gelo e degelo mas não foram estabelecidas as razões para esse fato Devido à baixa permeabilidade de concretos maduros contendo cinza volante o ingresso de cloretos é baixo Mesmo quando o teor de cinza Classe F é bastante eleva do até 60 em massa do material cimentício a passivação da armadura e o risco de corrosão não foram modificados negativamente 1324 Isso foi confirmado por outros experimentos em concretos com elevados teores de cinza volante 58 do total de ma terial cimentício e relações águacimento entre 027 e 039 que mostraram excelente resistência à penetração de cloretos 1324 Apesar disso em alguns países 1312 o uso de cinza volante em concreto protendido não é permitido devido ao fato de o carbono da cinza volante poder contribuir para a corrosão por tensão da armadura de protensão A resistência à abrasão do concreto com cinza volante seja Classe F ou Classe C não é alterada 1329 ou possivelmente é melhorada 1331 A cinza volante em um teor adequado é benéfica na redução da reação álcalisílica ver página 543 mas os mecanismos envolvidos são complexos e ainda não totalmente compreendidos Os efeitos benéficos podem decorrer da estrutura mais compacta da pasta de cimento hidratada que impede a movimentação dos íons ou da reação prefe rencial dos álcalis com a cinza volante o que os torna indisponíveis para a reação com a sílica dos agregados 1328 Deve ser destacado que a cinza volante contém álcalis mas tipicamente somente cerca de um 16 do total de álcalis é solúvel em água ou seja reativo e o restante permanece combinado Aparentemente a contribuição ou não da cinza volante para os álcalis da água de poros do concreto depende da alcalinidade do cimento utilizado 1327 Em relação à reação álcalicarbonato não foi verificado efeito benéfico da utiliza ção de cinza volante Capítulo 13 Concretos especiais 691 Concretos com escória granulada de altoforno O cimento de altoforno ver Capítulo 2 tem sido utilizado há mais de um século embora mais recentemente tenha sido observado um aumento da realização da mistura de cimen to Portland com escória granulada de altoforno diretamente na betoneira Uma van tagem desse procedimento é a possibilidade de variação das proporções desses compo nentes conforme a necessidade e uma desvantagem é a necessidade de um silo adicional Como a escória é produzida juntamente com o ferrogusa o controle de produção garante a sua baixa variabilidade A escória é posteriormente granulada ou peletizada o termo granulado é geralmente mais utilizado A escória granulada pode ser moída até uma finura desejada mas em geral é maior do que 350 m2kg ou seja é mais fina do que o cimento Portland O aumento da finura resulta em aumento da atividade nas idades iniciais e ocasionalmente é utilizada escória de altoforno com finura maior do que 500 m2kg 1334 Existem diversos efeitos benéficos possíveis da adição de escória de altoforno ao concreto São eles melhoria da trabalhabilidade do concreto fresco menor velocidade da liberação de calor o que faz com que a temperatura de pico seja menor microestrutura da pasta de cimento hidratada mais compacta melhorando assim a resistência em longo prazo e em especial a durabilidade e eliminação do risco da reação álcalisílica inde pendentemente do teor de álcalis do cimento Portland ou da reatividade do agregado 1369 A seleção da finura da escória de altoforno e de seu teor no total de material ci mentício depende do objetivo da utilização da escória no concreto Influência da escória granulada de altoforno no concreto fresco A presença da escória de altoforno na mistura melhora a trabalhabilidade e tornaa mais móvel embora coesa Isso ocorre devido a uma melhor dispersão das partículas cimentícias e das características de sua superficie que são lisas e absorvem pouca água durante a mistura 1332 Entretanto a trabalhabilidade do concreto que contém escória de altoforno é mais sensível às variações da quantidade de água na mistura do que no caso de concretos produzidos somente com cimento Portland A escória de altoforno quando finamente moída diminui a exsudação do concreto Em algumas oportunidades verificouse uma perda de abatimento de concretos com escória entretanto também há relatos de baixa velocidade de perda de trabalhabilidade 1332 Em temperaturas normais a presença da escória de altoforno no concreto ocasio na um retardo de pega típico de 30 a 60 minutos 1332 Hidratação e desenvolvimento da resistência do concreto com escória de altoforno Devido à mistura de cimento Portland com escória de altoforno conter mais sílica e menos cálcio do que somente o cimento Portland a hidratação dos cimentos compos tos produz mais CSH e menos hidróxido de cálcio do que quando somente o cimento puro é utilizado A microestrutura da pasta de cimento hidratada resultante é com pacta entretanto a hidratação inicial da escória é muito lenta devido a ela depender da decomposição da fase vítrea pelos íons hidroxila durante a hidratação do cimento Portland A reação da escória de altoforno ocorre de maneira similar a dos cimentos Portland com pozolanas 692 Propriedades do Concreto A progressiva liberação de álcalis pela escória juntamente com a formação de hi dróxido de cálcio pelo cimento Portland resulta em uma reação contínua da escória por um longo período havendo então um ganho de resistência em longo prazo 13132 ver Fi gura 133 Como exemplo Roy 13 9 cita que entre 30 e 37 da escória foram hidratados após 28 dias Entretanto a velocidade final da hidratação do cimento composto com escória é acelerada Dessa forma o pico de temperatura causado pela hidratação do cimento é reduzido pela adição da escória ao concreto A solubilidade dos hidróxidos alcalinos aumenta com a temperatura e consequen temente a reatividade da escória em temperaturas mais altas é significativamente au mentada Portanto a cura a vapor pode ser utilizada com concretos contendo escória de altoforno Além do mais os efeitos prejudiciais da elevada temperatura inicial na resistência em longo prazo e na permeabilidade são menos pronunciados no concreto com escória do que no concreto produzido somente com cimento Portland 132 1333 Por outro lado em temperaturas abaixo de 10 ºC o desenvolvimento da resistência é len to 1342 e portanto o uso de escória de altoforno não é recomendado Quanto maior for a finura da escória mais rápido será o desenvolvimento de resis tência mas somente em idades mais avançadas devido a ser necessário que a ativação da escória de altoforno ocorra antes Cimentos Portland mais finos aceleram a ativa ção da escória Outros fatores que influenciam a reatividade da escória são sua composição quí mica ver página 82 e o teor de fase vítrea Entretanto tentativas de relacionar a rea tividade da escória com sua composição química por meio de um módulo químico único ou um índice de hidraulicidade não foram bemsucedidas Embora um elevado 80 70 e 60 o o 50 P E 40 o u o o 30 ü l 20 t 10 o 1 3 7 Teor de escória de altoforno o o 40 t 50 o 65 28 90 Idade escala logarítmica dias 180 370 Figura 133 Desenvolvimento da resistência à compressão de concretos determinada em corpos de prova cúbicos submetidos à cura úmida em temperatura ambiente para vários te ores de escória de altoforno em relação à massa total de material cimentício1 132 Copyright ASTM reproduzida com permissão Capítulo 13 Concretos especiais 693 teor de fase vítrea seja essencial um pequeno percentual de material cristalino pode ser benéfico em relação à reatividade da escória de altoforno devido aos cristais atuarem como pontos de nucleação para a hidratação 13125 Um fator importante é a concen tração de álcalis no total de material cimentício Portanto as propriedades do cimen to Portland utilizado com uma determinada escória são um fator influente Em geral maior velocidade de desenvolvimento da resistência é obtida com cimentos mais finos e com cimentos com elevados teores de C3A e de álcalis 1396 As proporções de escória e cimento Portland influenciam o desenvolvimento da resistência do concreto resultante Para a maior resistência em médio prazo as propor ções são aproximadamente 1 1 ou seja 50 de escória de altoforno no total de mate rial cimentício 13123 A resistência inicial é inevitavelmente menor do que o mesmo con sumo de material cimentício constituído somente por cimento Portland sem adições entretanto em muitas estruturas a resistência inicial não é importante A Figura 134 mostra um exemplo do desenvolvimento da resistência de argamassas que contêm pro porções variadas de escória de altoforno e sugere um teor ótimo de aproximadamente 50 analisando em relação à resistência 1336 Foram relatados excelentes resultados de desenvolvimento de resistência de concretos contendo entre 50 e 75 de escória de alto forno em relação ao total de material cimentício variável entre 300 e 420 kgm31335 Anteriormente nesta seção foram mencionados os efeitos benéficos de tempera turas mais elevadas na resistência de concretos contendo escória de altoforno Em re lação a esse tema deve ser destacado que ensaios comparativos do desenvolvimento da resistência de concretos com e sem escória utilizando corpos de provas curados em condições normalizadas de temperatura não resultam em uma imagem fiel Em elementos estruturais reais a temperatura provavelmente se eleva em função da hidra 50 40 28 6 o 1íl e E o o til o 3 c e I t 10 o 20 40 60 80 Teor de escória Figura 134 Influência do teor de escória granulada de altoforno em relação à massa total de material cimentício sobre a resistência de argamassas de diversas idades3 694 Propriedades do Concreto tação inicial do cimento Portland de modo que a resistência pode ser maior do que nos corpos de prova normalizados 1369 A cura úmida prolongada do concreto com escória de altoforno é particularmente importante devido à baixa velocidade inicial de hidratação resultar em um sistema de poros capilares que possibilita a perda de água por secagem Caso isso ocorra o pro gresso da hidratação é prejudicado Recomendações japonesas sobre a duração da cura podem ser interessantes e são mostradas na Tabela 132 A incorporação de escória granulada de altoforno não altera significativamente as relações habituais entre a resistência à compressão e a resistência à tração na flexão ou entre a resistência à compressão e o módulo de elasticidade 1342 Diferenças ocasionais foram citadas mas a adoção de qualquer relação diferente deve ser baseada em ensaios A retração do concreto com escória de altoforno aumenta no início 13123 mas no geral a retração e a fluência não são afetadas de maneira negativa por seu uso 1342 Pode ser válido fazer um comentário sobre a coloração do concreto com escória de altoforno A escória é mais clara do que o cimento Portland e isso se reflete na coloração do concreto produzido em especial em elevados teores de escória Existe ainda um efeito adicional decorridos vários dias após o lançamento o concreto pode adquirir uma tonalidade azulada devido às reações do sulfeto de ferro da escória Com a oxidação subsequente do sulfeto em geral após um período de várias semanas essa tonalidade desaparece Entretanto caso o concreto seja mantido selado ou permaneça úmido a oxidação pode ser evitada 1342 Durabilidade de concreto com escória granulada de altoforno Ensaios com argamassa contendo escória de altoforno mostram que a permeabilidade à água é reduzida em até 100 vezes 1343 Também ocorre uma grande redução da difusivi dade dessas argamassas especialmente em relação aos íons cloreto 1343 Ensaios realizados em concretos com escória confirmam a boa resistência à pene tração de íons cloreto 1335 Daube Bakker13126 mostraram que quando o teor de escó ria de altoforno é pelo menos 60 da massa de material cimentício e a relação água cimento é 050 o coeficiente de difusão do concreto exposto a cloretos é pelo menos 10 vezes menor em comparação a concretos produzidos somente com cimento Portland Os efeitos benéficos da escória são resultado da densificação da microestrutura da pasta de cimento hidratada com maior quantidade de poros preenchidos com CSH do que em pasta constituída somente de cimento Portland Tabela 132 Recomendações japonesas para a duração da cura úmida de concretos contendo diferentes porcentagens em relação à massa total de material cimentício de escória de altoforno 1342 Temperatura Período mínimo de cura úmida dias com teor de escória de ambiente C 30a40 40 a55 55a70 70 5 6 7 10a17 7 8 9 5a10 9 10 11 Capítulo 13 Concretos especiais 695 Como resultado da microestrutura melhorada da pasta de cimento hidratada resultante da mistura de cimento Portland com escória de altoforno e também do baixo teor de hidróxido de cálcio a resistência a sulfatos é aumentada Hooton Emery13128 relataram que em ensaios realizados em argamassa a composição con tendo 50 em massa de escória de altoforno com 7 de Al20 3 e cimento Portland Tipo 1 com teor de C3A de 12 resultou na mesma resistência a sulfatos presente no cimento resistente a sulfatos Tipo V Para ser eficaz o teor de escória deve ser no mínimo de 50 em relação à massa total de material cimentício e preferencialmente de 60 a 70 A penetrabilidade muito baixa do concreto com escória de altoforno também é eficaz no controle da reação álcalisílica pois a mobilidade dos álcalis é bastante reduzida Esse efeito é complementado pela incorporação dos álcalis nos produtos hidratados da escória de altoforno especialmente em temperaturas elevadas 1336 Os efeitos benéficos da escória quando utilizada com agregados silicosos suspeitos de reatividade a álcalis ou com cimento Portland com teor de álcalis de até 10 são de extrema importância Em relação ao gelo e degelo o comportamento é diferente Concretos com pro porções adequadas contendo escória de altoforno possuem a mesma resistência aos ciclos de gelo e degelo que concretos produzidos com cimento Portland Entretanto a adição de escória de altoforno em concretos com ar incorporado não possui efeito benéfico 1332 13123 Tendo em vista a influência benéfica da escória na permeabilidade do concreto resultante não é clara a razão pela qual a adição da escória não melhora sua resistência aos ciclos de gelo e degelo de modo similar aos benefícios de uma relação águacimento reduzida Ainda em relação a isso é importante destacar que para con cretos expostos a agentes descongelantes o ACI 3180813116 impõe um limite de escória de altoforno igual a 50 do total de material cimentício Quando são incluídas nomes mo concreto escória de altoforno e cinza volante a massa conjunta desses materiais é limitada a 50 da massa total de material cimentício Caso somente cinza volante seja utilizada o limite é de 25 ver página 771 e o mesmo ocorre quando ela é utilizada com escória de altoforno Deve ser destacado que para obter a mesma resistência aos ciclos de gelo e degelo obtida em concretos produzidos somente com cimento Portland é essencial a realização de cura úmida prolongada do concreto com escória de altoforno antes da exposição O efeito benéfico da adição de escória na resistência de concretos à descamação causada por sais descongelantes foi citado por Virtanen embora sem confirmação Em relação à carbonatação são dois os efeitos da escória de altoforno Em fun ção da pequena quantidade de hidróxido de cálcio presente na pasta de cimento hi dratada o dióxido de carbono não se fixa próximo à superfície do concreto de modo que não ocorre o bloqueio de poros pela formação de carbonato de cálcio Em virtude disso a profundidade de carbonatação é nas idades iniciais significativamente maior do que em concretos com cimento Portland 1334 Por outro lado a baixa permeabili dade de concretos com escória curados adequadamente previne a continuidade do aumento da frente de carbonatação 1337 1343 Por essa razão exceto quando o teor de escória de altoforno é muito elevado não há aumento do risco de corrosão da arma dura devido à redução da alcalinidade da pasta de cimento hidratada e da despassiva ção da armadura 1332 696 Propriedades do Concreto Concreto com sílica ativa As propriedades da sílica ativa foram descritas no Capítulo 2 A utilização desse mate rial cimentício continua a aumentar embora seu custo seja relativamente alto A sílica ativa é especialmente interessante para a produção de concretos de alto desempenho que serão discutidos posteriormente neste capítulo Nesta seção serão analisadas as características gerais do uso da sílica ativa no concreto Deve ser destacado que não existe norma britânica para a sílica ativa e o ACI que trata da utilização desse material no concreto o ACI 234R96 13159 foi publicado inicialmente em 1996 A elevadíssima reatividade da sílica ativa com o hidróxido de cálcio produzido pela hidratação do cimento Portland foi mencionada no Capítulo 2 Devido a essa reativida de é possível utilizar a sílica ativa em substituição a uma pequena parcela do cimento Portland Isso é feito na proporção de 1 parte de sílica ativa para 4 ou 5 de cimento Portland em massa com teores máximos entre 3 e 5 134º Ao adotar esse procedimen to para concretos de baixa ou média resistência não ocorre alteração da resistência e como nesses concretos as relações águacimento são de valores médios ou altos não é necessário o uso de aditivos superplastificantes Outros beneficios da utilização de sílica ativa são redução da exsudação e a melhora da coesão da mistura Entretanto o uso de sílica ativa é limitado a algumas regiões onde há fornecimento abundante desse ma terial permitindo que seja utilizado a granel com baixa massa unitária ver página 90 Sem dúvidas o maior uso de sílica ativa é com o objetivo de produzir concretos com propriedades melhoradas principalmente resistência inicial elevada ou baixa pene trabilidade Os efeitos benéficos da adição de sílica ativa não estão limitados à sua rea ção pozolânica pois existe também o efeito fisico decorrente da capacidade de as par tículas extremamente finas da sílica ativa se acomodarem muito próximas às partículas de agregados ou seja na interface entre a pasta de cimento e o agregado Essa região é reconhecida como a mais fraca do concreto devido ao efeito parede que impede que as partículas de cimento Portland se acomodem de modo compacto junto à superficie do agregado A densificação é obtida pelas partículas de sílica ativa que são em geral 100 vezes menores do que as partículas de cimento Um fator que contribui para isso é o fato de a sílica ativa reduzir a exsudação devido à sua elevada finura o que evita que reste água exsudada abaixo das partículas de agregados graúdos Consequentemente a porosidade da região de interface é reduzida em comparação com uma mistura sem sí lica ativa A reação química subsequente da sílica ativa resulta em porosidade ainda me nor naquela região o que melhora suas características de resistência e permeabilidade Os argumentos anteriores explicam a razão pela qual um teor tão baixo de sílica ativa por exemplo menor do que 5 da massa total de material cimentício não resulta em elevada resistência do concreto O volume de sílica ativa é insuficiente para cobrir a superficie de todas as partículas de agregados graúdos Fica evidente também um grande volume de sílica ativa é somente um pouco mais benéfico do que o de apro N de RT No Brasil a série de normas 139561 a 42012 é relativa à sílica ativa para uso com cimento Portland em concreto argamassa e pasta A primeira parte trata dos requisitos exigidos A segunda normaliza os ensaios químicos a terceira estabelece o procedimento para determinação do índice de desempenho com cimento aos sete dias e a última parte trata da determinação da finura através da peneira 45 µm Capítulo 13 Concretos especiais 697 ximadamente 10 já que o excesso de sílica ativa não pode se acomodar na superficie dos agregados É válido destacar que os efeitos benéficos das alterações na região de interface da pasta de cimento endurecida não ocorrem em pasta de cimento tendo em vista a ausência de agregados ou seja a não existência de uma zona de transição Esse fato foi confirmado por Scrivener et az 135 Influência da sílica ativa nas propriedades do concreto fresco É fundamental que a sílica ativa seja completa e uniformemente distribuída no concre to Por essa razão o tempo de mistura deve ser ampliado especialmente quando a sílica ativa for utilizada na forma densificada A ordem da colocação de materiais é impor tante e a melhor forma de definila é por meio de tentativa e erro A grande área superficial das partículas de sílica ativa que deve ser umedecida aumenta a demanda de água de modo que nos casos de misturas de baixa relação águacimento a utilização de aditivo superplastificante se torna necessário Dessa for ma é possível manter tanto a relação águacimento especificada quanto a trabalhabi lidade necessária A eficiência dos aditivos superplastificantes é melhorada pela presença da sílica ativa Por exemplo verificouse que em concretos produzidos somente com cimento Portland e abatimento de 120 mm uma determinada dosagem de aditivo reduziu a demanda de água em 10 kgm3 Quando foi adicionada sílica ativa na proporção de 10 em relação ao total de material cimentício a mesma dosagem de aditivo manteve o abatimento Sem o uso de superplastificantes o aumento da demanda de água da mistura 13122 devido à adição de sílica ativa chega a 40 kgm3 Portanto concluise que o uso conjunto da sílica ativa e do aditivo superplastificante é benéfico e possibilita a adoção de baixas relações águacimento para uma determinada trabalhabilidade 1339 A diminuição da relação águacimento resulta em um maior aumento da resistência do que seria esperado somente devido à reação pozolânica da sílica ativa Entretanto em termos gerais o efeito da diminuição da relação águacimento na resistência é menor do que o efeito total direto da sílica ativa 135 No momento pode ser interessante destacar que o padrão da relação entre a resis tência à compressão e a relação águamateriais cimentícios é o mesmo para concretos com e sem sílica ativa mas para uma mesma relação águacimento o concreto com adição tem maior resistência Exemplos da relação entre a resistência à compreensão aos 28 dias em corpos de prova cúbicos e a relação águamaterial cimentício para con cretos com 8 e 16 de sílica ativa em relação à massa total de material cimentício são mostrados na Figura 135 A mesma figura também mostra a relação para concretos produzidos somente com cimento Portland 1362 A presença de sílica ativa influencia significativamente as propriedades do concreto fresco A mistura é altamente coesiva e em virtude disso a exsudação é bastante redu zida ou até mesmo inexistente Essa exsudação reduzida pode ocasionar fissuração por retração plástica devido à secagem a menos que sejam tomadas medidas preventivas Por outro lado não existem os vazios causados pela água exsudada aprisionada A característica coesiva da mistura influencia o abatimento de forma que para ser possível o adensamento de uma mistura com sílica ativa é necessário que o aba timento seja entre 25 e 50 mm maior do que o de um concreto somente com cimento Portland 1355 1357 Concretos com consumo muito elevado de material cimentício tendem 698 Propriedades do Concreto 100 Teor de sílica 90 ativa 80 f 70 f 6 o 60 e e a 50 o u 40 e o 16 30 i 20 8 10 o o 1 1 1 1 1 1 1 03 04 05 06 07 08 09 10 11 Relação águacimento Figura 13S Relação entre a resistência à compressão medida em corpos de prova cúbicos de 100 mm e a relação água cimento de concretos com diferentes teores de sílica ativa em relação à massa total de material cimentício 1362 a ser muito viscosos e não possibilitam a fácil retirada do cone de abatimento Em fun ção disso tem sido citado que esse método de ensaio não é apropriado sendo preferível o ensaio de espalhamento 1338 A natureza viscosa não deve ser mal interpretada pois assim que a vibração é aplicada a mistura tornase móvel Entretanto para evitar uma mistura extremamente viscosa é recomendado 1399 que a quantidade de água não seja inferior a 150 kgm3 quando o agregado miúdo for anguloso e a 130 kgm3 quan do for utilizado agregado arredondado Devido à coesão do concreto com sílica ativa é possível utilizálo para bombea mento e para concretagens submersas bem como para concretos fluidos ver página 272 O ar incorporado permanece estável 1357 mas é necessário um aumento da dosa gem de aditivo incorporador de ar devido à elevada finura da sílica ativa Além disso há problemas na obtenção de um sistema de vazios apropriado quando são utilizados aditivos superplastificantes o que em geral é o caso das misturas com sílica ativa Não há registros da incompatibilidade da sílica ativa com aditivos em geral É vá lido ressaltar que o efeito retardador dos aditivos à base de lignosulfonato é menor quando se utiliza sílica ativa portanto esses aditivos podem ser utilizados em maiores dosagens sem ocasionar retardo excessivo 1355 Capítulo 13 Concretos especiais 699 Hidratação e desenvolvimento da resistência do sistema cimento Portlandsílica ativa Além da reação pozolânica entre a sílica amorfa contida na sílica ativa e o hidróxido de cálcio produzido pela hidratação do cimento Portland a sílica ativa contribui para o desenvolvimento da resistência do cimento Essa contribuição é decorrente da extrema finura das partículas de sílica ativa que proporcionam pontos de nucleação para o hi dróxido de cálcio ocorrendo assim o desenvolvimento da resistência inicial Em poucos minutos a sílica ativa se dissolve em uma solução saturada de hidró xido de cálcio 139 Portanto assim que uma quantidade suficiente de cimento Portland tenha sido hidratada resultando na saturação da água dos poros com hidróxido de cálcio o silicato de cálcio hidratado se forma na superfície das partículas de sílica ati va Essa reação acontece de início em grande velocidade Por exemplo quando l 0 da massa total de material cimentício era constituída por sílica ativa verificouse que metade da porcentagem reagiu em um dia e 23 durante os três primeiros dias A reação subsequente entretanto foi muito lenta com somente 34 da sílica tendo sido hidratada aos 90 dias 138 Quando além da sílica ativa e do cimento Portland a escória granulada de alto forno também está presente também ocorre aumento da velocidade de hidratação 1346 Uma consequência da rapidez das reações iniciais dos concretos com sílica ativa é que o desenvolvimento do calor de hidratação pode ser tão elevado quanto nos casos em que se utiliza somente cimento Portland de alta resistência inicial Tipo 111 139 O comportamento do concreto com sílica ativa além da idade aproximada de três meses depende das condições de umidade do local onde o concreto foi mantido Ensaios mostraram um pequeno aumento da resistência à compressão até a idade de 3h anos de concretos com 10 de sílica ativa em relação à massa total de material cimentício relações águacimento de 025 030 e 040 1358 e armazenados em am biente úmido Em condições secas de armazenamento foi observada uma redução da resistência normalmente até 12 menor do que o valor máximo aos três meses em ensaios realizados com corpos de prova de laboratório 1358 Entretanto a resistência do concreto com sílica ativa determinada em testemunhos de até 10 anos de idade não apresentou diminuição da resistência 1347 Essa constatação é de suma impor tância pois o comportamento dos corpos de prova sujeitos a gradientes de umidade pode ser enganoso 1356 O CSH produzido pela sílica ativa possui menor relação CS do que o CSH re sultante somente da hidratação do cimento Portland já tendo sido verificados valores dessa relação em produtos da hidratação da sílica ativa de até l A relação CS é menor em misturas com elevados teores de sílica ativa 1341 Uma consequência da elevada reatividade inicial da sílica ativa é o fato de a água de amassamento ser rapidamente utilizada ou em outras palavras de ocorrer a au todessecação1349 Ao mesmo tempo a densa microestrutura da pasta de cimento hi dratada dificulta a penetração da água caso disponível do meio externo em direção ao cimento ainda não hidratado ou às partículas de sílica ativa Em função disso o desenvolvimento da resistência é interrompido muito antes do que em concretos pro duzidos somente com cimento Portland Alguns dados experimentais são apresentados na Tabela 133 1349 e é possível verificar que não ocorre aumento de resistência após 56 700 Propriedades do Concreto Tabela 133 Desenvolvimento da resistência em concretos com sílica ativa medida em corpos de prova cilíndricos Resistência à compressão de concretos com sílica ativa em diversos teores de sílica ativa MPa Idade o 10 15 20 1 dia 26 25 28 27 7 dias 45 60 63 65 28 dias 56 71 75 74 56 dias 64 74 76 73 91 dias 63 78 73 74 182 dias 73 73 71 78 1 ano 79 77 70 80 2 anos 86 82 71 82 3 anos 88 90 85 88 5 anos 86 80 67 70 dias Os dados apresentados são referentes a concretos com consumo total de material cimentício igual a 400 kgm3 total que é composto por cimento Portland resistente a sulfatos Tipo V sílica ativa em teores de 10 15 e 20 em relação à massa total de material cimentício e relação águacimento igual a 036 Os corpos de prova foram mantidos em condições úmidas A contribuição da sílica ativa para o desenvolvimento da resistência inicial até aproximadamente sete dias provavelmente decorre do melhor empacotamento ou seja de sua ação como filer ao aprimorar a região de interface com o agregado zona de transição 1345 A aderência da pasta de cimento hidratada com o agregado em especial com as maiores partículas 135º é significativamente melhorada possibilitando maior participação do agregado na transferência de tensões Foram apresentadas algumas argumentações desfavoráveis ao papel da sílica ativa 1344 mas elas provavelmente são consequência de condições específicas dos experimentos não do comportamento in trínseco do material A contribuição de determinada quantidade de sílica ativa à resistência do concre to decorrente dos efeitos no empacotamento e na interface aparentemente permanece constante com o tempo ao contrário dos efeitos da atividade pozolânica que conti nuam a ocorrer com o tempo De fato verificouse que com uma mesma proporção de sílica ativa o aumento da resistência do concreto entre 7 e 28 dias era independente do valor da resistência aos sete dias 1359 Entretanto a contribuição da sílica ativa para a resistência aos por exemplo 28 dias aumenta até certo limite com o aumento do teor de adição Essa situação foi veri ficada em concretos com resistências à compressão variáveis entre aproximadamente 20 e 80 MPa em que o aumento da resistência foi 7 MPa para um teor de 10 de adição e 16 MPa quando a adição de sílica ativa foi feita no teor de 20 1359 A relação entre o teor de sílica ativa no concreto e a resistência resultante há pouco mencionada tem incentivado numerosas tentativas de estabelecer um índice de lesem Capítulo 13 Concretos especiais 701 penho da sílica ativa em relação à resistência Outros índices de desempenho foram derivados para outras propriedades do concreto produzido com sílica ativa como por exemplo a permeabilidade 1355 Os diversos índices apresentam variações entre si e em razão disso bem como também devido aos efeitos da sílica ativa serem influenciados pelas propriedades do cimento Portland utilizado o critério de índice de desempenho não foi considerado como válido A continuidade da reação pozolânica da sílica ativa resulta na redução das di mensões dos poros da pasta de cimento hidratada Resultados experimentais demons trando a existência de poros de dimensões mínimas na pasta de cimento hidratada de uma mistura de cimento resistente a sulfatos Tipo V e sílica ativa são apresentados na Tabela 134 com o uso de porosimetria por intrusão de mercúrio para essa verifi cação A mesma tabela mostra que a redução na porosidade total de pastas de cimento hidratada com adição de sílica ativa é pequena em comparação à pasta produzida somente com cimento resistente a sulfatos Tipo V 1349 Portanto pode ser concluído que o efeito principal da sílica ativa é a redução da permeabilidade da pasta de cimen to hidratada mas não necessariamente de sua porosidade total Enquanto a adição de 10 de sílica ativa em relação à massa total de material cimentício resulta em um efeito significativo no sistema de poros percentuais maiores de adição resultam somente em uma pequena alteração Isso vai ao encontro da observação anterior ver página 697 de que não há efeito benéfico na presença de partículas de sílica ativa além das necessárias para revestir a superficie dos agregados e preencher o espaço entre as partículas de cimento Portland Tabela 134 Características dos poros de argamassas produzidas com cimento resistente a sulfatos e sílica ativa1349 Duração da cura Porosidade total em misturas com teores de sílica ativa de úmida dias o 10 15 20 7 160 143 137 130 28 147 134 129 117 91 143 133 117 106 182 108 108 96 86 365 107 95 105 91 Volume de poros com diâmetros maiores do que 005 µm 7 85 30 27 20 28 63 28 22 23 91 75 28 18 17 182 53 32 24 23 365 51 21 25 20 N de RT No Brasil a norma 1395632012 estabelece o procedimento para determinação do índice de desempenho da sílica ativa com cimento aos sete dias 702 Propriedades do Concreto Da mesma forma que em todas as reações pozolânicas a cura úmida prolongada é necessária para concretos com sílica ativa em especial devido à sua contribuição para as resistências entre 3 e 28 dias 1355 De forma surpreendente ensaios realizados em arga massas com sílica ativa mostraram que os efeitos benéficos de um período prolongado de cura úrnida na resistência à tração na flexão são muito menores do que na resistência à compressão 1389 Não há confirmação de um comportamento similar em concreto In dependentemente das diferenças dos procedimentos de cura a relação entre a resistência à tração e à compressão do concreto não é afetada pela presença da sílica ativa 1355 1399 O módulo de elasticidade do concreto com adição de sílica ativa é um pouco maior do que o dos concretos de resistência semelhante produzidos somente com ci mento Portland Foi citado que o concreto com sílica ativa é mais frágil mas não há confirmação1355 Durabilidade do concreto com sílica ativa Na seção anterior discutiuse a importância da cura adequada dos concretos com sílica ativa a partir do ponto de vista das reações de hidratação Em relação à durabilidade deve ser destacado que a consequência de uma maior hidratação é a redução da per meabilidade Como já mencionado a cura adequada é de importância vital Em geral para concretos de mesma resistência a redução na permeabilidade devido a um maior período de cura é maior em concretos com sílica ativa do que em concretos somente com cimento Portland 13127 O período mínimo de cura desejável depende entre outras coisas da temperatura que pode apresentar variações consideráveis em campo A baixa temperatura diminui a velocidade das reações de hidratação que envolvem a sílica ativa mais ainda do que nos casos de concretos produzidos somente com cimento Portland 1355 Entretanto com um subsequente aumento de temperatura as reações são retomadas 13121 e o efeito ace lerador da temperatura mais alta é maior do que nos concretos somente com cimento Portland 1355 Além disso os efeitos prejudiciais da temperatura mais elevada na estrutu ra de poros são menores quando há presença de sílica ativa13127 É importante destacar que a carbonatação é particularmente influenciada de for ma negativa devido à cura inadequada 1355 A influência da sílica ativa na permeabilidade do concreto é maior do que indica do em ensaios realizados com pasta de cimento hidratado devido no primeiro caso à sílica ativa reduzir a permeabilidade da zona de transição do entorno do agregado bem como a permeabilidade da pasta1357 A influência da sílica ativa na permeabilidade do concreto é bastante grande Khayat Aitcin1357relataram que a adição de 5 de sílica ativa resultou na redução de três ordens de grandeza no coeficiente de permeabilidade Portanto em termos relativos a influência da sílica ativa sobre a permeabilidade é mui to maior do que em relação à resistência à compressão Uma consequência da permeabilidade reduzida é a maior resistência ao ingresso de íons cloreto Mesmo com a utilização de cimentos Portland com teores de C3A bas tante elevados até 14 a presença de 5 a 10 de sílica ativa em relação ao total de material cimentício diminui de forma significativa o ingresso de íons cloreto no concre to1348 13138 O ACI 3180813116 limita o teor de sílica ativa a 10 nos casos de concretos expostos a agentes descongelantes A redução da difusividade de cloretos devido à pre sença de sílica ativa na pasta de cimento hidratada é maior com relações águamateriais Capítulo 13 Concretos especiais 703 cimentícios superiores a 040 do que em valores extremamente baixos dessa relação 1351 pois nesses a pasta de cimento hidratada possui difusividade muito baixa até mesmo sem sílica ativa A resistência aos sulfatos dos concretos com sílica ativa é boa em parte devido à baixa permeabilidade e em parte em consequência do baixo conteúdo de hidróxido de cálcio e alumina que foram incorporados ao CSH Ensaios realizados em argamassa também indicaram os efeitos benéficos da sílica ativa na resistência a soluções contendo cloreto de magnésio sódio e cálcio 1352 O papel das pozolanas no controle da reação expansiva álcalisílica foi discutido na página 540 e a sílica ativa é especialmente eficaz em relação a esse aspecto 1353 Ainda pode ser citado que uma consequência da relação CS mais baixa dos produtos de sílica ativa é a capacidade melhorada desses produtos na incorporação de íons como os de álcalis ou de alumínio 1355 Em relação à resistência ao gelo e degelo alguns pesquisadores1361 relataram a bai xa resistência do concreto com ar incorporado com adição de sílica ativa em compara ção ao concreto produzido somente com cimento Portland Uma possível explicação para esse fato é que um concreto com sílica ativa e um teor apropriado de ar incorpora do possuiria um maior fator de espaçamento e ao mesmo tempo a estrutura compacta da pasta de cimento hidratada impede a movimentação da água Por outro lado outros pesquisadores constataram boa resistência de concretos com sílica ativa ao gelo e de gelo e também à descamação decorrente dos agentes descongelantes Experiências com estruturas reais apresentam resultados variáveis 1337 A solução para esses resultados conflitantes sobre o desempenho exigiria um co nhecimento minucioso sobre os experimentos realizados incluindo a maturidade e o teor de umidade dos concretos no momento do ensaio De fato a influência da sílica ativa na resistência ao gelo e degelo é complexa Após um período de cura úmida a dimensão dos poros na pasta de cimento hidratada se torna menor ver página 685 e consequentemente o ponto de congelamento da água dos poros é reduzido ver página 559 No interior do concreto a autodessecação provavelmente reduz a quantidade de água até um teor abaixo do nível crítico de saturação de modo que o congelamento não causa danos O sistema de poros finos também dificulta uma nova saturação do concre to após a secagem 1388 Por outro lado a pasta compacta e com permeabilidade muito baixa não possibilita a saída da água dos poros de forma suficientemente rápida para os poros sujeitos ao congelamento e para os vazios de ar Dessa forma um congelamento rápido poderia resultar em danos 1357 A discussão anterior mostra que não é possível fazer generalizações sobre a in fluência da sílica ativa sobre a resistência do concreto aos ciclos de gelo e degelo e mais ainda sobre a descamação devido aos agentes descongelantes Existe grande dependên cia do concreto utilizado de seu tratamento antes do gelo e degelo e da velocidade das mudanças de temperatura Portanto não é surpresa que muitas publicações apresentem resultados conflitantes motivo pelo qual a sua revisão neste livro não é de muita utili dade Para fins práticos a única conclusão a que se pode chegar é que todo concreto a ser utilizado deve ser ensaiado e os resultados dos ensaios devem ser interpretados à luz das condições esperadas de exposição 1355 Tendo em vista o fato de a sílica ativa reduzir o teor de álcalis da água dos poros ela também causa a redução do pH da água dos poros Ensaios em pastas maduras de cimento produzidas com cimento Portland com alcalinidade muito elevada pH igual a 704 Propriedades do Concreto 139 apresentaram redução de 05 no pH devido à adição de 10de sílica ativa Quan do a adição foi de 20 o valor do pH foi reduzido em 10 Mesmo com essa última diminuição citada o valor resultante foi 129 Havdahl Justnes 13129 confirmaram que o pH permanece acima de 125 ou seja a alcalinidade é suficientemente elevada para a proteção das armaduras contra a corrosão 1355 A presença da sílica ativa no concreto exerce influência positiva sobre a resistência à abrasão devido à ausência de exsudação não sendo portanto formada uma camada superior de menor resistência e também devido a melhor aderência entre a pasta de cimento hidratada e o agregado graúdo portanto não ocorrem desgastes diferenciados nem partículas soltas 1357 A retração do concreto com sílica ativa é um pouco maior geralmente 15 do que a do concreto produzido somente com cimento Portland 1349 A coloração escura de algumas sílicas ativas foi mencionada na página 87 e isso causa diferenças na cor do concreto resultante Entretanto a cor se torna mais clara após algumas semanas mas as razões para isso não são claras 1355 Concreto de alto desempenho O concreto de alto desempenho não é um material revolucionário nem contém compo nentes que não sejam utilizados nos concretos analisados até o momento Em vez disso o concreto de alto desempenho é um aperfeiçoamento dos concretos discutidos até agora A denominação concreto de alto desempenho dá a impressão de uma propa ganda de um produto divulgado como diferente O nome original era concreto de alta resistência mas em muitos casos a alta durabilidade é a propriedade desejada en quanto em outros é a elevada resistência tanto nas idades mais precoces quanto aos 28 dias ou até mesmo em maiores idades Em algumas aplicações um elevado valor do módulo de elasticidade é a propriedade almejada Em relação à resistência deve ser destacado que o significado da expressão alta resistência tem sido significativamente alterado com o passar do tempo Inicialmente 40 MPa era considerado um valor de alta resistência posteriormente 60 MPa passou a ser visto como alta resistência Neste livro o alto desempenho em relação à resistência será considerado como a resistência superior a 80 MPa Cabe também citar que nesses valores de resistência a diferença entre os resultados de ensaios em corpos de prova cúbicos ou cilíndricos é mínima de modo que com exceção de verificações de confor midade a diferenciação entre os tipos de corpos de prova é de pouca importância Os ensaios em concretos de alto desempenho são discutidos na página 713 Mais um comentário sobre a nomenclatura pode ser interessante Em algumas pu blicações é apresentada uma subdivisão de concretos de alto desempenho em classes conforme a resistência e termos como concretos de desempenho muito elevado são utilizados Essa não parece ser uma abordagem racional para um material com uma graduação contínua das propriedades e sem descontinuidades nos componentes N de RT A NBR 89532015 classifica os concretos estruturais em relação à resistência carac terística à compressão fck em dois grupos O Grupo 1 é formado pelos concretos de 20 a 50 MPa e o Grupo II é constituído pelos concretos de 55 a 100 MPa A NBR 126552015 versão corrigida 2015 define concreto de alta resistência como o concreto do grupo II da NBR 89532015 Capítulo 13 Concretos especiais 705 O concreto de alto desempenho contém os seguintes componentes agregados co muns embora de boa qualidade cimento Portland comum Tipo I embora o cimento de alta resistência inicial Tipo III possa ser utilizado quando a resistência inicial for um requisito em consumos elevados entre 450 e 550 kgm3 sílica ativa em geral en tre 5 e 15 da massa total de material cimentício eventualmente outros materiais ci mentícios como cinza volante ou escória granulada de altoforno e sempre um aditivo superplastificante A dosagem de superplastificante é alta entre 5 e 15 litros por m3 de concreto dependendo do teor de sólidos do aditivo bem como de sua natureza Essa dosagem possibilita reduções da quantidade de água na ordem de 45 a 75 litros por m3 de concreto 1379 Outros aditivos também podem ser utilizados mas polímeros epóxis fibras e agregados artificiais como a areia de bauxita calcinada não estão incluídos neste livro É fundamental que o concreto de alto desempenho seja capaz de ser lançado na estrutura por métodos convencionais e curado de modo habitual embora seja ne cessária uma cura úmida particularmente bem realizada O que faz um concreto ser de alto desempenho é sua relação águacimento muito baixa em valores sempre menores do que 035 e com frequência em torno de 025 eventualmente 020 A discussão anterior deixa claro que o que foi apresentado neste capítulo sobre as propriedades do concreto contendo sílica ativa e aditivo superplastificante se aplica ao concreto de alto desempenho mas devido à relação águacimento muito baixa desse último as propriedades são acentuadas De fato o concreto de alto desempenho pode ser considerado uma evolução lógica do concreto com sílica ativa e superplastificante Por exemplo é possível produzir concreto com abatimento de 180 a 200 mm e relação águacimento entre 020 e 030 de modo que a quantidade de água varia entre 130 e 140 Lm3 de concreto enquanto em um concreto convencional sem ar incorporado de abatimento entre 100 e 120 mm a quantidade de água varia entre 170 e 200 Lm3 Foi mencionado anteriormente que pela expressão concreto de alto desempe nho entendese um concreto com alta resistência ou baixa permeabilidade Essas duas propriedades embora não necessariamente concomitantes estão vinculadas en tre si pois a alta resistência requer um baixo volume de poros em especial os poros de maior dimensão A única maneira de obter um baixo volume de poros é com misturas contendo partículas graduadas até a menor dimensão Isso é obtido com o uso de sílica ativa que preenche os vazios entre as partículas de cimento e entre elas e os agre gados A mistura entretanto deve ser suficientemente trabalhável para que os sólidos se dispersem de maneira que um denso empacotamento seja obtido tornando então necessária a defloculação das partículas de cimento Esse último aspecto é obtido com a utilização de um aditivo superplastificante em dosagem elevada Esse aditivo deve ser eficaz com o cimento Portland utilizado ou seja os dois materiais devem ser compatíveis Quando as condições anteriores são atendidas o concreto de alto desempenho é obtido Esse concreto é muito denso e tem um mínimo volume de poros capilares que são segmentados após a cura Ao mesmo tempo uma significativa parte do cimento Portland permanece sem hidratação até mesmo quando o concreto está em contato com a água devido à água não ter capacidade de penetrar através do sistema de poros de modo a alcançar as partículas de cimento Portland não hidratadas remanescentes Essas últimas podem ser vistas como partículas muito pequenas de agregados com excelente aderência aos produtos hidratados 706 Propriedades do Concreto Propriedades dos agregados no concreto de alto desempenho Embora agregados comuns possam ser utilizados para a produção de concreto de alto desempenho em concretos de resistência muito elevada a resistência das partículas do agregado graúdo pode ser crítica Em consequência disso a resistência da rocha matriz é importante mas a resistência de aderência das partículas de agregado também pode ser um fator limitante 1391 Tem sido constatado que as características mineralógicas do agregado graúdo influenciam a resistência do concreto resultante mas não existe uma orientação simples para a seleção de agregados 1364 O critério da resistência do agregado é valido quando a resistência em longo prazo é o requisito Entretanto caso a propriedade desejada do concreto de alto desempenho seja a elevada resistência nas primeiras idades por exemplo 40 MPa aos dois dias e seja desnecessária uma resistência maior em longo prazo a resistência das partículas dos agregados passa a não ter importância De modo geral agregados de boa qualidade devem ser utilizados Para garantir uma boa aderência entre as partículas de agregado graúdo e a matriz as partículas devem ter formas aproximadamente equidimensionais 1378 Deve ser lembrado que a for ma das partículas britadas depende além do tipo de rocha matriz e sua estratificação também do processo de britagem utilizado já que britadores de impacto em geral produzem poucas partículas alongadas ou lamelares O seixo é satisfatório quando a forma é de interesse e pode ser utilizado em concretos de alto desempenho 1378 mas a aderência entre a matriz e o agregado pode não ser adequada quando a superfície do seixo for muito lisa A limpeza do agregado a ausência de material pulverulento aderido e a unifor midade de granulometria são essenciais A durabilidade das partículas de agregados graúdos é essencial quando o concreto produzido com determinado agregado provavel mente for exposto a ciclos de gelo e degelo Os agregados miúdos devem ser arredondados e uniformemente graduados mas mais grossos devido ao elevado teor de partículas finas das misturas ricas utilizadas no concreto de alto desempenho e são recomendados em algumas situações módulos de finura entre 28 e 32 13131 Entretanto a experiência com concreto de alto desempenho em relação aos tipos de agregados tanto os agregados graúdos quanto os miúdos é limitada a poucas regiões de modo que não são possíveis generalizações Ainda deve ser feito um comentário em relação ao sistema de partículas sólidas do concreto No limite superior partículas muito grandes são indesejáveis devido a intro duzirem uma heterogeneidade no sistema na interface o que gera incompatibilidades entre o agregado e a pasta de cimento hidratada que o envolve em relação ao módulo de elasticidade ao coeficiente de Poisson à retração à fluência e às propriedades tér micas Essa incompatibilidade pode resultar em uma maior microfissuração do que no caso de agregados de dimensão máxima limitada a 10 ou 12 mm Embora agregados com menor dimensão máxima acarretem em maior demanda de água isso não importa quando a dosagem de aditivo superplastificante é alta e consequentemente quando a quantidade de água do concreto é pequena A maior área superficial total do agregado de menor dimensão máxima também significa menor tensão de aderência de modo que a ruptura por falha de aderência Capítulo 13 Concretos especiais 707 não ocorre Em consequência disso nos ensaios de resistência à compressão a ruptura ocorre através das partículas de agregado graúdo bem como através da pasta de cimen to hidratada O desenvolvimento de fissuras através das partículas de agregado graúdo também foi verificado em ensaios de flexão em concreto de alta resistência 137º Esse comportamento mostra que a resistência de aderência não é menor do que a resistência à tração do agregado A influência do módulo de elasticidade do agregado graúdo na resistência do con creto de alto desempenho não foi determinada mas pode ser discutido que devido ao comportamento monolítico do concreto agregados com baixo módulo de elasticidade ou seja valor de módulo não muito diferente do módulo de elasticidade da pasta de cimento hidratada resultam em menores tensões de aderência com a matriz o que pode ser benéfico em relação ao concreto de alto desempenho Concreto de alto desempenho no estado fresco As proporções especiais dos componentes do concreto de alto desempenho ou seja o elevado consumo de cimento a relação águacimento bastante baixa e a elevada dosa gem de aditivo superplastificante influenciam as propriedades do concreto fresco em alguns aspectos de modo diferente dos concretos convencionais Inicialmente o proporcionamento e a mistura exigem cuidados especiais Devi do à importância de uma mistura cuidadosa pode ser interessante não utilizar toda a capacidade da betoneira por exemplo a utilização de 13 ou mesmo metade de sua capacidade 1398 Para garantir a homogeneidade da mistura em geral bastante viscosa o tempo de mistura é maior do que o habitual 90 segundos já foram recomendados 1393 mas períodos maiores podem ser necessários A sequência de colocação dos materiais na betoneira é melhor determinada por tentativas o que pode ser complicado Em um caso parte da água e metade da quan tidade de superplastificante foram colocados inicialmente em seguida os agregados e o cimento e por fim o restante da água e do superplastificante Com frequência parte da quantidade de superplastificante é colocada somente imediatamente antes do lança mento do concreto Um exemplo da influência da sequência de colocação dos materiais na perda de abatimento de um concreto com relação águacimento 025 misturado por 225 segundos é mostrado na Figura 136 1381 Foram utilizadas três sequências A co locação de todos os materiais simultaneamente B mistura do cimento e água antes da colocação dos demais materiais e C mistura do cimento e agregado miúdo antes da colocação dos demais materiais O método A resultou em menor perda de abatimento mas essa conclusão não pode ser generalizada Para otimizar o tempo de pega e o desenvolvimento da resistência inicial do concre to de alto desempenho pode ser utilizada uma combinação de um aditivo superplasti ficante com um aditivo redutor de água à base de lignosulfonato ou um retardador 1355 Alguns superplastificantes devem ser adicionados primeiro à betoneira para alcan çar logo a trabalhabilidade adequada O tempo de colocação da parte final do super plastificante tem uma importância particular É essencial garantir que o aditivo não seja fixado pelo C3A do cimento Portland pois o aditivo ficará indisponível para man ter a elevada trabalhabilidade Essa fixação pode ocorrer se o so do sulfato de cálcio contido no cimento Portland não for liberado com velocidade suficiente para reagir 708 Propriedades do Concreto 60 Tempo min Figura 136 Influência da sequência de colocação de materiais sobre a perda de abatimento com o tempo desde a mistura do concreto com relação água cimento 025 e aditivo super plastificante1381 com o C3A Portanto é importante evitar a reação entre o superplastificante e o C3A garantindo a compatibilidade entre o superplastificante e o cimento Portland a ser uti lizado Esse tópico será discutido na próxima seção Nesse etapa um comentário adicional é pertinente A demanda de água é influen ciada pelo teor de carbono da sílica ativa utilizada O elevado teor pode ser detectado facilmente pela coloração escura da sílica ativa 1368 Compatibilidade entre o cimento Portland e o aditivo superplastificante Na seção anterior foi mencionada a dificuldade de manutenção da trabalhabilidade adequada se o superplastificante for fixado pelo C3A do cimento Portland utilizado Quando isso ocorre podese dizer que os dois materiais são incompatíveis Caso não haja problema por outro lado os materiais são compatíveis Embora a compatibili dade entre o cimento e os aditivos também seja importante no concreto normal nos concretos de alto desempenho a relação águacimento muito baixa amplia muito as Capítulo 13 Concretos especiais 709 consequências da falta de compatibilidade devido à concorrência dos vários compo nentes pela água para a molhagem superficial e hidratação inicial A velocidade da solubilidade do sulfato de cálcio é crítica quando há menos água para receber os íons sulfato e ao mesmo tempo quando existe mais C3A devido ao elevado consumo de cimento cuja reação deve ser controlada para garantir a trabalhabilidade Por essa razão ensaios com determinados materiais mas utilizando relação águacimento pró xima a 050 não fornecem informações do comportamento com relação águacimento próxima a 030 Em essência o problema é o período de tempo após a mistura antes de os íons so do cimento Portland ficarem disponíveis para a reação com o C3A de modo que as terminações sulfonadas das moléculas do superplastificante não sejam fixadas As diversas formas de sulfato de cálcio no cimento Portland foram discutidas na página 17 e deve ser lembrado que o sulfato de cálcio lihidratado hemihidrato e anidrita possuem diferentes velocidades de solubilidade A situação é complicada pelo fato de a solubilidade da anidrita depender de sua estrutura e origem A solubilidade e a velocidade de dissolução do sulfato de cálcio são influencia das pelo superplastificante tanto em função de seu tipo quanto por sua dosagem No atual estágio de conhecimento a tradução desses fatores qualitativos na previsão de compatibilidade não é possível pois é necessária a verificação experimental das propriedades reológicas de uma determinada combinação de cimento Portland e superplastificante Apesar disso os fatores importantes para a compatibilidade são citados a se guir1379 Em relação ao cimento os fatores são o teor de C3A e C4AF a reatividade do C3A que depende de sua morfologia e do grau de sulfurização do clínquer do teor de sulfato de cálcio e a sua forma final no cimento moído ou seja sulfato de cálcio lihi dratado hemihidrato ou anidrita Para o aditivo superplastificante são importantes o comprimento da cadeia molecular a posição do grupo sulfonato na cadeia o tipo de íon associado ou seja sódio ou cálcio e a presença de sulfatos residuais que afetam as propriedades de defloculação do cimento Com base nesses fatores do ponto de vista da reologia um cimento ideal para o concreto de alto desempenho pode ser definido como não muito fino provavelmente com finura Blaine de até 400 m2kg com teor muito baixo de C3A cuja reatividade seja facilmente controlada pelos íons sulfato derivados da dissolução dos sulfatos presentes no cimento O superplastificante ideal deveria ser constituído de cadeias moleculares longas em que por exemplo os grupos sulfonatos ocupem a posição no condensado de sal de sódio de sulfonatos de formaldeído e naftaleno Em relação ao teor de sulfa tos residuais no polissulfonato ele depende do teor e da solubilidade dos sulfatos do cimento a ser utilizado com o superplastificante portanto é necessária uma quantidade adequada de sulfatos solúveis na mistura 1379 As orientações anteriores tornam possível eliminar cimentos e aditivos superplasti ficantes não apropriados A próxima etapa é a realização de ensaios em laboratório com várias pastas puras de cimento contendo combinações de diferentes cimentos e super plastificantes visando a estabelecer a melhor combinação do ponto de vista reológico A eficácia entre um determinado plastificante com um dado cimento pode serve rificada pela determinação do tempo de escoamento de uma quantidade fixa de pasta de cimento pura produzida com os dois materiais através de um funil normalizado 71 O Propriedades do Concreto conhecido como funil de Marsh O tempo diminui com o aumento da dosagem de su perplastificante até o ponto de saturação além do qual quantidades adicionais de adi tivo não trazem benefícios O tempo de esvaziamento do funil se torna maior quando a duração de ensaio é prolongada o que é uma indicação da perda de trabalhabilidade Uma combinação compatível entre o cimento Portland e o superplastificante registra somente uma pequena perda entre ensaios realizados aos 5 e 60 minutos e também pos sui um ponto de saturação bem definido a partir do qual o uso adicional de aditivo não traz vantagens ver Figura 13 7 1363 Esses ensaios em pasta de cimento pura possibilitam restringir as possibilidades de escolha a poucos cimentos compatíveis com um ou mais dos superplastificantes comercialmente disponíveis Para a seleção final do cimento e do superplastificante é necessário realizar ensaios em concreto pois somente essas verificações apresentam resultados reais e confiáveis sobre a perda de trabalhabilidade e ganho de resistência Concreto de alto desempenho no estado endurecido Apesar de não haver proporções de misturas normalizadas ou mesmo típicas de concre to de alto desempenho é interessante apresentar informações sobre diversas misturas bemsucedidas e elas são apresentadas na Tabela 135 Várias dessas misturas contêm além do cimento Portland e da sílica ativa outros materiais cimentícios Existe uma vantagem econômica no uso desses materiais em parte devido a terem um custo menor do que o cimento Portland mas também por possibilitarem uma redução na dosagem de superplastificante1379 150 3130 o 110 o u a s 90 70 60 min 5 min Ponto de saturação Teor de superplastificante Figura 137 Índice de fluidez medido pelo funil de Marsh em função do teor de aditivo su perplastificante em massa de sólidos na pasta de cimento pura com relação água cimento de 035 após 5 e 60 minutos desde a mistura 1363 Tabela 135 Composições de alguns concretos de alto desempenho Mistura Componente kgm3 A B e D E F G H 1 Cimento Portland 534 500 315 513 163 228 425 450 460 Sílica ativa 40 30 36 43 54 46 40 45 Cinza volante 59 Escória granulada de altoforno 137 325 182 Agregado miúdo 623 700 745 685 730 800 755 736 780 Agregado graúdo 1069 1100 1130 1080 1100 1110 1045 1118 1080 Água total 139 143 150 139 136 138 175t 143 138 Relação águamateriais cimentícios 022 027 031 025 025 030 038 029 030 Abatimento mm 255 200 220 230 230 110 Resistência à compressão em corpos de prova cilíndricos MPa à idade de lll 1J dias e 1 13 19 35 36 o 2 65 w 7 67 91 72 62 68 o i 28 93 83 119 114 105 95 111 83 n 56 124 g 91 107 93 145 126 121 105 89 1J 365 136 126 n p Informações adicionais sobre os concretos A Estados Unidos B Canadá C Canadá 1310D Estados Unidos E Canadá F Canadá G Marro u cos 1182 H França e 1 Canadá 11135 t Suspeitase que a grande quantidade de água tenha sido causada pela elevada temperatura ambiente no Marrocos I 712 Propriedades do Concreto Uma mistura de especial interesse é o concreto E da Tabela 135 com relação águacimento 025 e consumo total de material cimentício de 542 kgm2 em que somente 30 era cimento Portland e 10 era sílica ativa A resistência à compressão aos 28 dias foi de 114 MPa tendo alcançado 136 MPa na idade de um ano Deve ser ressaltado que esse não era um concreto produzido em laboratório mas sim produzido em uma central de concreto 1379 É necessário enfatizar que a produção comercial de concreto de alto desempenho requer um controle de qualidade muito rigoroso e consistente No início das discussões sobre concreto de alto desempenho foi mencionado que o material é simplesmente uma extensão da gama de concretos usuais Isso se confirma pela característica contínua da ampla correlação entre a resistência e a relação águaci mento ilustrada na Figura 138 Essa figura é baseada em dados citados por Fiorato 1354 para corpos de prova cilíndricos curados de diversas formas e ensaiados em idades de 28 dias em diante Os resultados de concretos com abatimento zero sem sílica ativa foram omitidos No caso de um material relativamente novo como o concreto de alto desempe nho pode ser válido saber se ocorre o retrocesso de resistência Ensaios realizados em testemunhos obtidos de um pilar simulado produzido em laboratório com resis tência à compressão aos 28 dias igual a 85 MPa não mostraram alterações na resis tência após 2 ou 4 anos 1374 Relatos de diminuição da resistência de corpos de prova cilíndricos 1356 armazenados em condições secas por idades entre 90 dias e 4 anos po dem ser explicados pelo autotensionamento devido à secagem da região superficial b º 14 1 1 1 1 º 1 02 03 04 05 06 07 08 Relação águacimento Figura 138 Relação entre a resistência à compressão medida em corpos de prova cilíndri cos de concretos sem ar incorporado contendo vários materiais cimentícios ensaiados em idades entre 28 e 1 OS dias e a relação água cimento baseada na referência 1354 Capítulo 13 Concretos especiais 713 dos corpos de prova sendo que esse processo de secagem do concreto não ocorre em estruturas Informações sobre a relação entre a resistência à tração na flexão ou tração por compressão diametral e a resistência à compressão do concreto de alto desempenho não são disponibilizadas mas o ACI 363R921391 sugere expressões aplicáveis de até 83 MPa Existem indícios de que para resistências à compressão superiores a aproximada mente 100 MPa não ocorre mais aumento da resistência à tração 1372 No caso de concreto de alto desempenho com resistência inicial muito elevada existe a possibilidade de que devido à baixa hidratação a aderência entre o agrega do e a matriz não tenha desenvolvimento adequado Em virtude disso com a elevada resistência nas idades mais precoces provavelmente a resistência à flexão e o módulo de elasticidade são menores do que seria esperado a partir das relações habituais entre essas propriedades e a resistência à compressão 1399 A deformação elástica do concreto de alto desempenho é de especial interesse Como o módulo de elasticidade da pasta de cimento endurecida de resistência muito elevada e do agregado diferem menos do que em concretos de resistências médias o comportamento do concreto de alto desempenho é mais monolítico e a resistência da interface agregadomatriz é maior Portanto ocorre menor fissuração de aderência e o 60 li li li 11 11 1 1 1 1 e 1 1 40 1 1 o 1 1 1 1 e 1 1 1 1 1 1 1 20 o 2 3 4 5 6 7 Deformação 103 Figura 139 Curvas tensãodeformação típicas para concretos de diferentes resistências 1371 714 Propriedades do Concreto trecho linear da curva tensãodeformação se estende até um valor de tensão que pode chegar a até 85 da tensão de ruptura ou ainda mais ver Figura 139 A ruptura subsequente ocorre através das partículas do agregado graúdo bem como através da matriz Dessa forma as partículas de agregado graúdo não atuam como bloqueadoras de fissuras e a ruptura ocorre rapidamente1371 Uma relação aceitável entre o módulo de elasticidade do concreto Ec e a resistên cia à compressão aos 28 dias em MPa é 13 91 Ec 3320 6900 Não é garantido que essa expressão seja válida para resistências bem superiores a 83 MPa Em geral o módulo de elasticidade em resistências muito elevadas é menor do que seria obtido a partir da extrapolação da expressão citada Alguns dados japoneses sobre o módulo de elasticidade do concreto com resistências entre 75 e 140 MPa são apresentados na Figura 131013 81 Devido à forte aderência entre o agregado graúdo e a matriz as propriedades elásticas do agregado exercem considerável influência sobre o módulo de elasticida de do concreto 1373 Consequentemente a relação entre o módulo de elasticidade do concreto de alto desempenho e sua resistência é bem menos consistente do que no caso dos concretos convencionais 1373 Isso é verificado independentemente da rela ção utilizada portanto para fins de projeto estrutural o módulo de elasticidade do º 40 á O O o O o S 35 O O 3 0 70 80 90 100 11 0 120 130 140 Resistência à compressão MPa Figura 131 O Relação entre o módulo de elasticidade e a resistência à compressão para con cretos de alta resistência com relação água cimento igual a 025 ensaiados em diversas idades baseada na referência 1381 Capítulo 13 Concretos especiais 715 concreto de alto desempenho não deve ser considerado como uma função simples da resistência à compressão Ensaios de concreto de alto desempenho O ensaio de corpos de prova normalizados cilindros de diâmetro 150 mm e altura 300 mm ou cubos de 150 mm de aresta pode representar um problema em relação à capacidade da máquina de ensaio Como o valor de 80 da capacidade da máquina de ensaio não deve ser excedido 13131 passa a ser necessária uma capacidade de 4 MN Portanto a utilização de corpos de prova menores é interessante e especificamente cilindros de 100 x 200 mm ou cubos de 100 mm são adequados já que em concretos de alto desempenho a dimensão máxima do agregado é em geral menor do que 12 mm Esses corpos de prova menores resultam em valores cerca de 5 mais elevados do que corpos de prova normais1363 1377 ver página 634 Além disso o material de preparo das bases dos corpos de prova cilíndricos não deve influenciar o resultado da ruptura Por essa razão é preferível a retificação mecâ nica das bases 1377 O uso de ensaios acelerados para verificação da resistência do concreto de alto desempenho é uma proposta válida quando o objetivo for o controle de produção A relação entre essa resistência e a resistência desejada em uma determinada idade deve ser estabelecida experimentalmente antes do início das concretagens Durabilidade do concreto de alto desempenho Uma das principais características do concreto de alto desempenho é sua penetrabilida de muito baixa e as consequências disso merecem destaque O fato de a estrutura da pasta de cimento hidratada do concreto de alto desempenho ser bastante densa é na verdade o que lhe confere alto desempenho com um sistema descontínuo de poros capilares que faz com que ele possua elevada resistência a ataques externos Isso é especialmente verídico em relação ao ingresso de íons cloreto no concreto Por exemplo ensaios similares aos normalizados pela ASTM C 132010 em testemunhos de três meses de idade extraídos de pilares produzidos com concreto de 120 MPa mos traram permeabilidade desprezável aos íons cloreto 1365 Verificouse que até mesmo um concreto com relação águacimento igual a 022 submetido à secagem a 105 ºC sufi ciente para remover a água evaporável da pasta de cimento endurecida e em seguida exposto a íons cloreto possui permeabilidade extremamente baixa a esses íons 1366 Em relação ao risco da reação álcalisílica é esperado que o concreto de alto desempenho com sílica ativa seja particularmente resistente devido à permeabilidade N de RT A NBR 61182014 versão corrigida 2014 estabelece que o módulo de elasticidade Ec1 deve ser obtido por ensaio normalizado pela NBR 85222008 Na falta de ensaios o valor do módulo de elasticidade inicial pode ser estimado por meio das expressões E 56oog para de 20 MPa a 50 MPa e E 215 103 aE 125 J para concretos de 55 MPa a 90 MPa O coeficiente aE depende do tipo de agregado 12 para basalto e diabásio 10 para gra nito 09 para calcário e 07 para arenito Os valores de Ec1ef estão em MPa e as expressões se referem à resistência aos 28 dias 716 Propriedades do Concreto muito baixa a qual limita a mobilidade dos íons bem como devido à quantidade de água bastante baixa1380 Deve ser lembrado que a presença da água é essencial para a ocorrência da reação álcalisílica A Figura 1311 mostra que umidade interna de concretos com resistência aos 28 dias superior a 80 MPa é bastante baixa fator desfavo rável à ocorrência dessa reação1375 De fato nenhum caso de reação álcalisílica foi rela tado desde 199413 75 em concretos de alto desempenho entretanto os efeitos deletérios dessa reação demoram bastante tempo para se manifestar Quando se trata da resistência ao gelo e degelo vários aspectos do concreto de alto desempenho devem ser considerados Em primeiro lugar a estrutura da pasta de cimen to hidratada possui muito pouca água passível de congelamento Em segundo lugar o ar incorporado reduz a resistência do concreto de alto desempenho pois a melhora da trabalhabilidade resultante das bolhas de ar não pode ser totalmente compensada pela redução da quantidade de água na presença de um aditivo superplastificante Além disso a incorporação de ar com relações águacimento muito baixas é difícil Portanto é interessante estabelecer o valor máximo de relação águacimento abaixo do qual os ciclos alternados de gelo e degelo não causam danos ao concreto Entretanto alguns outros aspectos também influenciam a resistência do concreto ao gelo e degelo Entre eles estão as características do cimento e a eficácia da cura antes da exposição do concreto1367 Apesar de existirem indícios de que o valor limite da relação águacimento mencionado anteriormente seja 025 ou 030 1376 não é possível considerar que concretos com relação águacimento inferior a esse limite sejam necessariamente resis tentes ao gelo e degelo alternado Por outro lado é possível que um fator de espaçamento das bolhas de ar maior do que o necessário em concretos normais garanta a proteção a esses ciclos mas não há dados confiáveis Uma incerteza ainda maior se aplica à descama ção produzida por agentes descongelantes devido à região superficial do concreto de alto desempenho caso não bem curada e em seguida seca provavelmente ser vulnerável Vale destacar que misturas estabelecidas de forma a resultarem em uma resistência elevada em poucas horas provavelmente porque serão postas em serviço em condições de exposição de gelo e degelo devem conter ar incorporado mesmo com baixa relação 100 95 t o i 90 J o O 85 o o o O Ê i 80 75 o 150 Resistência à compressão MPa Figura 1311 Relação entre a um idade relativa interna de concretos com 3 meses de idade e a resistência característica aos 28 dias 375 Capítulo 13 Concretos especiais 717 águacimento A razão para essa exigência decorre do fato de devido a não ter sido realizada uma cura adequada a água nos vazios capilares ser passível de congelamento A classificação do concreto de alto desempenho como resistente ou não aos ciclos de gelo e degelo é complicada pelo fato de a ASTM C 66603 2008 considerar habitual o ensaio do concreto em idades menores sem possibilitar sua secagem Provavelmente em condições de serviço a região superficial do concreto de estruturas como tabuleiros de pontes ou pavimentos de concreto para recapeamento overlays ocorra a secagem antes da exposição ao gelo e degelo e devido à baixa permeabilidade do concreto de alto desempenho não ocorra uma nova saturação Consequentemente as condições de exposição em serviço são provavelmente menos severas do que nos ensaios prescritos pela ASTM C 66603 2008 em especial do Procedimento A que estabelece que tanto o congelamento como o descongelamento ocorra em água A resistência à abrasão do concreto de alto desempenho é muito boa não somente devido à alta resistência do concreto mas também devido à boa aderência entre o agre gado graúdo e a matriz a qual previne o desgaste diferenciado da superficie Por outro lado o concreto de alto desempenho possui baixa resistência ao fogo devido à permeabilidade bastante baixa não possibilitar a saída do vapor formado pela água na pasta de cimento hidratada Isso pode causar o lascamento explosivo que evidentemente é algo indesejável A ruptura explosiva pode acontecer tanto na região comprimida quanto na tracionada 3161 ver também página 406 A ausência de poros abertos na região superficial do concreto de alto desempenho previne o desenvolvimento de bactérias fato que pode ser aproveitado em pisos de cria douros de suínos e aves devido a ter sido observada uma diminuição da mortalidade 313º Em razão do elevado consumo de cimento o concreto de alto desempenho é sensível a problemas decorrentes da liberação do calor do cimento portanto devem ser adota das medidas apropriadas ver Capítulo 8 Vale repetir que devido ao concreto de alto desempenho ser em essência uma modificação do concreto comum ele é afetado pelos diversos materiais cimentícios da mesma maneira A cinza volante por exemplo pode ser adicionada ao concreto de alto desempenho para reduzir a liberação inicial de calor de hidratação bem como para melhorar a trabalhabilidade e reduzir a perda de abatimento Não existem dados consistentes que permitam supor que a retração ou a fluência do concreto de alto desempenho seja diferente da que seria esperada em função das propriedades ou proporções dos componentes da mistura A influência da sílica ativa é especialmente relevante devido a ela reduzir significativamente a movimentação de água e em virtude disso a fluência por secagem assim a intensidade da fluência não é influenciada pela relação volumesuperficie do elemento de concreto 1394 O futuro do concreto de alto desempenho O aproveitamento estrutural pleno do concreto de elevada resistência ainda está por vir pois a maioria das normas de dimensionamento estrutural não consideram resistências superiores a 60 MPa Apesar disso a utilização de resistências mais elevadas nos pro jetos estruturais tem sido progressivamente implementada Em algumas estruturas o N de RT A NBR 61182014 versão corrigida em 2014 considera critérios de dimensionamen to para concretos de resistência característica à compressão de até 90 MPa 718 Propriedades do Concreto parâmetro desejado não é a elevada resistência em si mas ela é especificada de modo a aproveitar o elevado módulo de elasticidade a ela associado Por outro lado em muitas aplicações reais a elevada durabilidade resultante da permeabilidade extremamente baixa e a alta resistência à abrasão são os principais aspectos Essas propriedades do concreto de alto desempenho já são exploradas Portanto há poucas dúvidas de que a utilização do concreto de alto desempenho nas construções continuará a crescer Não existem dificuldades técnicas entretanto esse crescimento requer por parte das centrais de concreto o fornecimento de concre tos produzidos com elevado controle de qualidade dos componentes e do processo Ao mesmo tempo esse fornecimento é condicionado pela demanda dos engenheiros que não surpreendentemente são relutantes em relação à especificação de um material não disponível a pronta entrega Esse impasse deve ser solucionado a fim de tirar proveito desse material altamente valioso e econômico O custo não deve ser analisado apenas em função do dispêndio inicial mas também em função da durabilidade aumentada bem como da frequente redução das seções dos elementos estruturais que resulta em maior área útil e menores cargas nas fundações Concreto leve A massa específica do concreto produzido com agregados naturais originados de rochas duras é pouco variável tendo em vista que a massa específica da maioria das rochas va ria muito pouco ver Tabela 3 7 Embora o teor volumétrico dos agregados na mistura influencie a massa específica do concreto esse não é um fator predominante Na prática a massa específica do concreto normal varia entre 2200 e 2600 kgm3 Em consequência disso o peso próprio dos elementos de concreto é elevado e pode representar importante parcela da carga total de uma estrutura Portanto a utilização de concretos com menor massa específica pode resultar em importantes vantagens em termos de elementos estru turais com menor seção transversal e uma correspondente diminuição nas fundações Ocasionalmente o uso de concreto de baixa massa específica pode possibilitar a constru ção em solos de baixa capacidade de suporte 1385 Além disso com concretos mais leves as fôrmas necessitam suportar menor pressão do que no caso de concretos normais bem como a massa de material a ser manipulada é reduzida com aumento da produtividade O concreto com menor massa específica também resulta em melhor isolamento térmico do que o concreto normal ver Figura 1316 Por outro lado o concreto leve possui maior consumo de cimento do que o concreto normal fato que representa um custo adi cional além dos agregados leves também serem mais caros Uma comparação de custos pertinente entretanto não deve se ater somente aos custos dos materiais mas sim deve ser realizada a partir do projeto da estrutura utilizando o concreto leve Em vários aspectos o concreto de baixa massa específica se comporta de modo semelhante ao concreto convencional mas há determinadas propriedades que são rela cionadas à baixa massa específica e somente essas serão tratadas a seguir N de RT A NBR 89532015 define os concretos em relação à massa específica em três tipos concreto normal é o concreto com massa específica seca entre 2000 e 2800 kgm3 concreto leve é aquele com massa específica seca inferior a 2000 kgm3 enquanto para o concreto pesado ou denso a massa específica é superior a 2800 kgm3 Capítulo 13 Concretos especiais 719 Classificação dos concretos leves A massa específica do concreto pode ser reduzida pela substituição de parte do material sólido na mistura por vazios Existem três possíveis locais para o ar nas partículas dos agregados conhecidos como agregados leves na pasta de cimento sendo o material resultante denominado concreto celular e entre as partículas de agregados graúdos não utilizando agregados miúdos Esse último é denominado concreto sem finos Concretos em que se utilizam agregados leves são conhecidos como concretos com agregados leves um tipo especial de concreto leve A variação prática das massas específicas do concreto leve varia entre cerca de 300 e 1850 kgm3 ver Figura 1312 A classificação baseada na massa específica é interessante devido à resistência estar bastante associada a ela e o ACI 231R813141 utiliza a massa específica para classificar os concretos de acordo com sua utilização Existem três categorias O concreto leve estrutural que possui massa específica entre 1350 e 1900 kgm3 e como seu nome indica é utilizado para fins estruturais e pos sui resistência mínima de 17 MPa O concreto de baixa massa especifica possui essa propriedade com valores entre 300 e 800 kgm3 e é utilizado para fins não estruturais principalmente para isolamento térmico Entre essas duas categorias está o concreto de moderada resistência com resistência à compressão medida em corpos de prova cilíndri cos entre 7 e 17 MPa Suas propriedades de isolamento térmico são intermediárias em relação aos dois outros concretos As propriedades típicas de concretos leves usuais são mostradas na Tabela 136 Concreto de baixa 1 massa específica I Concreto de resistência moderada Escória Pedrapomes Perlita Vermiculita 400 600 800 1000 1200 Concreto estrutural Argila expandida por esteira de sinterizaçào ardósia cinza volante e escória expandida Argila folhelho e ardósia expandidos em forno rotativo 1400 1600 1800 Massa específica seca aos 28 dias kgm3 Figura 1312 Variações típicas da massa específica seca de concretos produzidos com vários agregados leves parcialmente baseado no ACI 213R8713141 N de RT A NM 351995 determina que o concreto leve estrutural deve ter resistência à com pressão mínima variando entre 17 e 28 MPa aos 28 dias conforme a variação de sua massa especí fica máxima desde 1680 a 1840 kgm3 Tabela 136 Propriedades típicas de concretos leves usuais Massa unitária do Massa específica do Resistência à Retração por Condutividade Tipo de concreto agregado kgm3 concreto seco kgm3 compressão MPa secagem 106 térmica Jm2sºC Escória expandida Miúdo 900 1850 21 500 069 Graúdo 650 2100 41 600 076 Argila expandida de Miúdo 700 1200 17 600 038 forno rotativo Graúdo 400 1300 20 700 040 Argila expandida de Graúdo 400 1500 20 057 forno rotativo e areia 1600 35 natural 1750 50 1900 70t Argila expandida de Miúdo 1050 1500 25 600 055 esteira Graúdo 650 1600 30 750 061 o ti a ti ll UI ll o n o n g Ardósia expandida de Miúdo 950 1700 28 400 061 forno rotativo Graúdo 700 1750 35 450 069 Cinza volante Miúdo 1050 1500 25 300 sinterizada Graúdo 800 1540 30 350 1570 40 400 Cinza volante sinteriza Graúdo 800 1700 25 300 da com areia natural 1750 30 350 1790 40 400 Pedrapomes 500800 1200 15 1200 1250 20 1000 014 1450 30 Perlita 40200 400500 123 2000 005 Vermiculita 60200 300700 033 3000 010 n 11 Celular Cinza volante 950 750 3 700 019 1J e Areia 1600 900 6 022 o Celular autoclavado 800 4 w 800 025 n o Com cinza volante e silica ativa i n tA 1 ano o 1J n jijº 722 Propriedades do Concreto Agregados leves A principal característica dos agregados leves é sua elevada porosidade que resulta em baixa massa específica Alguns agregados leves são de origem natural enquanto outros são produzidos a partir de materiais naturais ou de resíduos industriais Agregados naturais Os principais agregados dessa categoria são diatomita pedrapomes escória cinzas vulcânicas e tufos Exceto a diatomita todos são de origem vulcânica Devido a serem encontrados somente em algumas partes do mundo os agregados leves naturais não são muito utilizados embora produzam concretos de resistência moderada de boa qualidade A pedrapomes é um vidro vulcânico de cor clara e aparência esponjosa com massa específica na faixa de 500 a 900 kgm3 As variedades de pedrapomes que não sejam muito fracas estruturalmente produzem um concreto satisfatório com massa específica entre 700 e 1400 kgm3 e boas características isolantes mas com alta absorção e retra ção A utilização da pedrapomes na produção de concreto tem sua origem na antiga Roma o Panteão e o Coliseu são exemplos ainda existentes A escória é uma rocha vesicular vítrea semelhante às cinzas industriais e produz um concreto de propriedades similares aos da pedrapomes Agregados artificiais Esses agregados são com frequência conhecidos por suas denominações comerciais mas a melhor classificação é feita com base na matériaprima utilizada e no método de produção Os agregados leves destinados ao uso em concreto estrutural que são produzidos a partir de materiais naturais são argila expandida folhelho e ardósia Eles são obtidos pelo aquecimento em fornos rotativos de matériasprimas adequadas até a fusão inci piente temperatura entre 1000 e 1200 ºC quando ocorre a expansão dos materiais devido aos gases gerados e aprisionados na massa piroplástica viscosa Essa estrutura porosa é mantida no resfriamento de modo que a massa específica do material expan dido é menor do que antes do aquecimento Com frequência o material é reduzido à dimensão desejada antes do aquecimento mas a britagem após a expansão também pode ser realizada A expansão também pode ser obtida pelo uso de uma esteira de sinterização Nesse caso o material umedecido que ou contém material carbonoso ou é misturado com combustível é conduzido por uma grelha transportadora sobre quei madores de maneira que o calor penetre gradualmente na espessura total da camada de material Sua viscosidade é tal que os gases são aprisionados Assim como no forno rotativo a massa resfriada é britada Como alternativa podem ser utilizadas a argila peletizada ou o folhelho pulverizado O uso de material peletizado produz partículas com uma capa ou revestimento liso 50 a 100 µm de espessura sobre o interior celular Essas partículas aproximadamente esféricas com um revestimento vitrificado pouco permeável possuem absorção de água bem inferior a das partículas não revestidas O manuseio e a mistura de partículas revesti das são mais fáceis e os concretos produzidos com elas possuem maior trabalhabilidade As partículas de agregados leves de argila ou de folhelho expandido possuem mas sa específica variável entre 12 e 15 gcm3 no caso de agregados graúdos enquanto para Capítulo 13 Concretos especiais 723 os agregados miúdos o valor varia entre 13 e 1 7 gcrn3 A massa unitária varia entre 650 e 900 kgm3 para agregados produzidos por esteiras e entre 300 e 650 kgm3 para agregados produzidos em fornos rotativos Os concretos produzidos com esses agrega dos possuem massa específica variável entre 1400 e 1800 kgm3 embora valores de até 800 kgm3 já tenham sido obtidos Os concretos produzidos com agregados de argila ou de folhelho expandido resultam em maior resistência à compressão do que quando são utilizados outros agregados Há outros agregados leves obtidos a partir de materiais naturais que também re sultam em concretos de baixa massa específica a vermiculita e a perlita Essa última pode em algumas situações ser utilizada para a produção de concreto de resistência moderada Esses materiais são normalizados pela ASTM C 33209 A vermiculita é um material de estrutura lamelar com certa semelhança à mica Ao ser aquecida a uma temperatura entre 650 e 1000 ºC a vermiculita sofre expan são por esfoliação de suas finas placas Essa expansão pode ser bastante superior ao volume inicial podendo chegar a até 30 vezes Como resultado a massa unitária da vermiculita esfoliada é bastante baixa variando entre 60 e 130 kgm3 O concreto pro duzido com ela tem resistência muito baixa e apresenta alta retração mas é um exce lente isolante térmico A perlita é uma rocha vulcânica vítrea que quando aquecida rapidamente até o ponto de fusão incipiente 900 a 1100 ºC expande devido à formação do vapor e for ma um material celular com uma massa unitária bastante baixa entre 30 e 240 kgm3 O concreto produzido com perlita possui resistência bastante baixa retração bastante elevada e é utilizado principalmente para fins de isolamento Uma vantagem desse con creto é a secagem rápida que possibilita a execução rápida do acabamento Os principais resíduos industriais utilizados para a produção de agregados leves são a cinza volante e a escória de altoforno A cinza volante bastante fina é umedeci da na forma de péletes e em seguida sinterizada em um forno específico A pequena quantidade de combustível não queimado existente na cinza geralmente possibilita a execução desse processo sem a adição de combustível Os nódulos sinterizados resultam em um excelente agregado arredondado com massa unitária na faixa de 1000 kgm3 As partículas menores possuem massa unitária próxima de 1200 kgm3 A escória expandida de altoforno é produzida de três maneiras Em uma delas uma quantidade limitada de água na forma de spray entra em contato com a escória fun dida conforme ela vai sendo descarregada do forno na produção de ferrogusa Essa operação gera vapor que causa expansão da escória ainda plástica de forma que a es cória endurece em uma forma porosa bastante similar à pedrapomes Esse é o denomi nado processo do jato de água No processo por máquina a escória fundida é agitada vigorosamente com uma quantidade controlada de água O vapor é aprisionado e tam bém ocorre a formação de gases devido às reações quimicas de alguns componentes da escória com o vapor de água Em ambos os métodos é necessária a britagem da escória expandida Um método mais moderno é a produção de escória expandida de altoforno peletizada Nesse caso a escória fundida contendo bolhas de gás é projetada por um spray de água para formar péletes que possuem forma arredondada e uma superficie lisa revestida ou selada Entretanto para a obtenção de partículas miúdas deve ser realizada britagem o que destrói o revestimento A massa unitária típica da escória de altoforno peletizada é 850 kgm3 Um controle de produção apropriado garante a 724 Propriedades do Concreto formação de material cristalino que é preferível para a utilização como agregado ao contrário dos péletes de escória de altoforno utilizados na fabricação de cimento de altoforno ver página 81 Somente agregados produzidos por expansão de argila folhelho ardósia cinza volante ou escória de altoforno podem ser utilizados para a produção de concreto estrutural Embora cada marca registrada de agregados leves possua propriedades uniformes a variação entre diferentes agregados leves é grande mas algumas generalizações são possíveis Um fato de importância especial é o de as partículas seladas revestidas de argila de boa qualidade possuírem uma taxa de absorção medida em 30 minutos apro ximadamente metade da absorção do mesmo material em que o revestimento foi remo vido pela fragmentação das partículas 13110 Entretanto alguns agregados possuem um revestimento menos eficiente Para a produção de blocos para alvenaria também é possível utilizar além dos materiais citados agregados constituídos por produtos finais da combustão de carvão mineral e coque A ASTM C 33105 inclui aspectos sobre esses materiais O agregado de clínquer também conhecido como cinzas é produzido a partir de resíduos calcinados de fornos industriais de alta temperatura fundidos ou sinterizados na forma de torrões É importante que o clínquer esteja razoavelmente livre de resíduos não queimados de carvão que podem sofrer expansão no concreto causando instabi lidade de sulfatos A presença de ferro ou pirita no clínquer pode causar manchamentos superficiais e portanto devem ser removidos A instabilidade de volume devido à cal sinterizada pode ser evitada pelo armazenamento do clínquer em condição úmida por um período de várias semanas a cal será estabilizada e não sofrerá expansão no concreto A utilização de agregados de clínquer em concreto armado não é recomendada Pó de carvão é o nome dado a um material similar ao clínquer mas que tem um grau de sinterização um pouco menor e menos calcinado Não existe uma divisão clara entre o breeze e o clínquer Quando o clínquer é utilizado tanto como agregado miúdo quanto como agregado graúdo obtémse um concreto com uma massa específica na ordem de 1100 a 1400 kgm3 entretanto frequentemente é utilizada areia natural com o objetivo de melhorar a trabalhabilidade da mistura Nesse caso a massa específica resultante situase entre 1750 e 1850 kgm3 O lixo doméstico processado e o lodo de esgoto misturados com argila e outros materiais podem ser peletizados e calcinados em forno rotativo para a produção de agregado leve 13117 Contudo ainda não foi alcançado um estágio de produção regular e econômica N de RT A NM 351995 estabelece os requisitos para agregados leves para concreto estru tural Dois tipos gerais de agregados leves são abordados por essa norma os obtidos por expan são calcinação ou sinterização de produtos como escória de altoforno argila diatomita cinza volante ardósia ou folhelho e os constituídos por materiais naturais como pedrapomes escória vulcânica ou tufo N de RT Em inglês breeze Capítulo 13 Concretos especiais 725 Especificações para agregados leves As exigências em relação aos agregados leves são dadas pela ASTM C 33009 e pela BS 3797 1990 cancelada substituída pela BS EN 130551 2002 Essa última norma abor da também os componentes para alvenaria As normas estabelecem limites para perda ao fogo 5 na ASTM e 4 na BS e no caso da BS 37971970 cancelada também para o teor de sulfatos 1 expresso em S03 em massa Algumas exigências de granu lometria dessas normas estão apresentadas nas Tabelas 137 138 e 139 A atual BS EN 130551 2002 que substituiu a BS 3797 não é prescritiva Para evitar enganos deve ser mencionado que a BS EN 126202002 aborda a escó ria resfriada ao ar ou seja a não expandida É interessante destacar que os agregados leves destinados ao uso em concre to estrutural são independentemente de sua origem produtos industrializados e portanto são geralmente mais uniformes do que os agregados naturais Em função Tabela 137 Requisitos de granulometria de agregados graúdos leves segundo a ASTM C 33009 Porcentagem passante em massa nas peneiras Abertura da Dimensão nominal do agregado graduado peneira mm 25 a 475 19 a 475 125 a475 95 a236 250 95100 100 190 90100 100 125 2560 90100 100 95 1050 4080 80100 475 010 015 020 540 236 010 020 Tabela 138 Requisitos de granulometria de agregados leves segundo a BS 37971990 cancelada Porcentagem passante em massa nas peneiras Dimensão nominal do agregado graduado Abertura da peneira mm 20a5mm 14a5mm 10a236mm 200 95100 100 140 95100 100 100 3060 5095 85100 63 50 010 015 1550 236 015 A norma substituta BS EN 1305512002 não é prescritiva 726 Propriedades do Concreto Tabela 139 Requisitos de granulometria de agregados miúdos leves segundo a BS 37971990 cancelada Porcentagem passante em massa nas peneiras Abertura da peneira mm 100mm 50mm 236mm l18mm 600µm 300µm 150µm Graduação L1 100 90100 55100 3590 2060 1030 519 A norma substituta BS EN 1305512002 não é prescritiva Graduação L2 100 90100 60100 40 3060 2540 2035 disso o agregado leve pode ser utilizado para a produção de concreto estrutural de boa qualidade Várias vezes foi feita referência à massa unitária do agregado leve portanto deve ser apresentada uma definição adequada dessa propriedade A massa unitária do agre gado leve é a massa de agregado que preenche um volume unitário portanto o método de preenchimento deve ser claramente especificado A massa unitária é influenciada pelo grau de compactação das partículas do agregado que por sua vez depende da granulometria das partículas Entretanto mesmo quando as partículas têm a mesma dimensão nominal sua forma também influencia o grau de compactação quando é utilizado um método fixo de preenchimento do recipiente Isso não é diferente do que ocorre nos agregados comuns com exceção de que no caso dos agregados leves não é realizado o adensamento durante a determinação da massa unitária A ASTM C 330 09 prescreve o preenchimento com uma concha estabelecido pela ASTM C 2909 en quanto a BS 3797 1990 cancelada determina explicitamente que não deve haver apilo amento e que nenhum impacto deve ser aplicado ao recipiente Os agregados leves possuem uma importante característica inexistente no agre gado normal e que é importante para a determinação das proporções e propriedades associadas do concreto resultante Essa propriedade é a capacidade de os agregados leves absorverem grandes quantidades de água e também de possibilitar o ingresso limitado de pasta de cimento fresca nos poros abertos superficiais das partículas de agregados em especial as maiores Quando a água é absorvida pelas partículas de agregados sua massa específica tornase maior do que a massa específica do agrega do seco e é esse valor aumentado é importante para a massa específica do concreto produzido com esse agregado A capacidade do agregado leve de absorver grandes N de RT Quando for feita a determinação da massa unitária em estado compactado segundo a NBR NM 452006 Capítulo 13 Concretos especiais 727 quantidades de água também resulta em outras consequências que serão discutidas posteriormente Efeito da absorção de água pelo agregado leve A expressão massa específica real ver página 131 se aplica às partículas individuais e é baseada no seu volume incluindo os poros internos nelas contidas Uma dificuldade prática no cálculo da massa específica real está em estabelecer o volume de partículas que é medido pelo deslocamento de um fluido Esse deslocamento é influenciado pela penetração do fluido utilizado no ensaio geralmente água nos poros abertos da super fície das partículas de agregado e nos poros interconectados no interior da partícula Deve ser ressaltado que é importante saber se os poros penetrados pela água também serão penetrados pela pasta de cimento para determinar as proporções da mistura Vá rios métodos de ensaio determinam procedimentos para prevenir a penetração excessi va de água nos poros das partículas como por exemplo a pulverização com um revesti mento hidrófugo como querosene imersão em parafina quente ou imersão em água por 30 minutos antes da determinação do deslocamento Os valores de massa especifica real apresentam consideráveis diferenças dependendo do método de ensaio utilizado 1387 A massa específica das partículas de agregado na condição saturada superfície seca também é difícil de determinar devido à presença de poros abertos na superfície o que torna impossível determinar quando essa condição foi atingida 1386 A expressão massa específica necessita de uma cuidadosa distinção quando apli cada ao concreto com agregados leves Amassa específica do concreto recémmisturado pode ser facilmente determinada ou seja a sua massa específica no estado fresco Entre tanto em função da secagem ao ar em condições ambientais a umidade é perdida até a condição de quaseequilíbrio resultando então na massa especifica seca ao ar Caso o concreto seja seco a 105 ºC obtémse a massa específica seca em estufa Mudanças se melhantes ocorrem no concreto convencional mas no caso do concreto com agregados leves as diferenças entre as três massas específicas são bem maiores e mais significativas para o comportamento do concreto A ASTM C 56705a apresenta métodos para a determinação da massa específica no estado fresco e seco ao ar do concreto fresco Essa última é determinada em uma condição de equilíbrio higrotérmico com o ar em uma umidade relativa de 50 e tem peratura de 23 ºC Para dar uma ideia geral da absorção de água pelo concreto com agregados leves ainda pode ser dito que a menos que o agregado seja totalmente saturado antes da mis tura seus poros não serão totalmente preenchidos com água Assim a massa específica do concreto fresco é menor do que a massa específica saturada teórica Essa última é aproximadamente de 100 a 120 kgm3 maior do que a primeira 1384 Em razão da baixa permeabilidade do concreto com agregados leves na prática a saturação não é facil mente alcançada a menos que seja aplicada água sob pressão 1384 N de RT A NM 35 1995 estabelece as exigências para os agregados leves destinados ao uso em concreto estrutural São listadas exigências em relação à granulometria massa específica aparente e substâncias nocivas A NBR 72132013 especifica as exigências para agregados leves para empre go em concreto com função de isolamento térmico 728 Propriedades do Concreto Devido às dificuldades na determinação do momento em que o equilíbrio da massa específica seca ao ar é atingido frequentemente é recomendado 1384 que seja utilizada a massa específica do concreto no estado fresco O valor da massa específica seca ao ar pode ser determinado pela subtração da massa de água perdida para o ambiente Essa massa se situa em geral entre 100 e 200 kgm3 para todos os concretos com agregados leves e entre 50 e 150 kgm3 quando é utilizado agregado miúdo normal 1384 A massa específica na situação de equilíbrio que é de interesse no cálculo do peso próprio do concreto é cerca de 50 kgm3 maior do que a massa específica seca em estufa 13143 Deve ser lembrado que podem existir consideráveis desvios em relação aos valores apresen tados pois eles dependem do sistema de poros do agregado leve utilizado da relação volumesuperfície do elemento de concreto e das condições de exposição A absorção elevada do agregado leve também é importante no momento da mis tura Quando uma determinada quantidade de água é adicionada a água disponível para a molhagem e para a reação com o cimento dependerá da quantidade de água absorvida pelo agregado leve Isso varia amplamente desde zero quando o agregado leve foi préumedecido por um período de tempo razoável a quantidades muito gran des dependendo do tipo de agregado em situações em que ele for seco em estufa Entre esses dois extremos o agregado seco ao ar utilizado no concreto absorve provavelmente entre 70 e 100 kg de água por m3 de concreto 1384 A absorção de agregados leves em 24 horas varia entre 5 e 20 em relação à massa de agregado seco 13141 mas para agregados de boa qualidade destinados ao uso em con creto estrutural ela normalmente é menor do que 15 Para fins de comparação a absorção do agregado normal é em geral inferior a 2 13141 ver Tabela 311 Por outro lado o agregado miúdo normal pode conter um teor de umidade de 5 a 10 algumas vezes ainda mais mas essa água localizase na superfície das partículas dos agregados Consequentemente essa água faz parte da água de amassamento e está totalmente disponível para a hidratação ver página 137 A par tir da discussão anterior pode ser deduzido que a água absorvida é irrelevante para a re lação águacimento e para a trabalhabilidade mas que ela pode ter sérias consequências na resistência do concreto aos ciclos de gelo e degelo Há ainda outra importante consequência da absorção de água pelo agregado leve Quando a hidratação do cimento diminui a umidade relativa dos poros capilares na pas ta de cimento endurecida a água do agregado migra para os capilares possibilitando aumento da hidratação adicional Essa situação pode ser denominada como cura úmi da interna e torna o concreto com agregado leve menos sensível à cura inadequada A partir da discussão anterior pode ser visto que existe uma dificuldade conside rável na determinação da água livre no concreto Caso o agregado seja misturado seco a água necessária para preenchimento dos poros das partículas dos agregados deve ser considerada excedente à água livre A situação é complicada pelo fato de a absorção não ocorrer de imediato A velocidade de absorção depende de se as partículas são re vestidas e do sistema de poros interno das partículas mas a maior parte da absorção em 30 minutos ocorre 2 minutos após a molhagem A absorção em 30 minutos é superior à metade da absorção em 24 horas e a proporção é ainda maior se as partículas não forem revestidas 13110 Uma consequência da rapidez da absorção da água de amassamento é o surgimen to de vazios devido à secagem Isso ocorre se o agregado leve for misturado na condição Capítulo 13 Concretos especiais 729 seco em estufa ou próximo a isso e o concreto for adensado antes de a absorção pelo agregado seco ter terminado A menos que seja realizada a revibração a resistência será severamente prejudicada 1386 Concreto com agregados leves As seções anteriores mostraram claramente que o concreto com agregados leves abran ge um campo extremamente amplo Com a utilização de materiais e métodos apropria dos a massa específica do concreto pode variar entre um pouco mais que 300 até cerca de l850 kgm3 com a correspondente variação na resistência entre 03 e 70 MPa e até mesmo 90 MPa em alguns casos Essa grande variação da composição se reflete nas diversas propriedades do concreto com agregados leves Concreto com agregados leves no estado fresco A demanda de água do concreto com agregados leves é fortemente influenciada pela textura superficial e pela forma das partículas do agregado Uma importante conse quência da grande variação da demanda de água de concretos produzidos com dife rentes agregados leves é o fato de que para a obtenção de uma determinada resistência especificada deve haver uma variação correspondente no consumo de cimento Dessa forma a relação águacimento é mantida mas como já mencionado normalmente não se sabe o valor da relação águacimento real O comportamento reológico do concreto com agregados leves é um tanto diferente do concreto normal Especificamente para o mesmo abatimento o concreto com agre gados leves apresenta melhor trabalhabilidade Da mesma forma o fator de compac tação do concreto com agregados leves subestima a trabalhabilidade devido à ação da gravidade que compacta o concreto ser reduzida quando a massa especifica do concreto é menor Entretanto devido ao ensaio da bola de Kelly ver página 206 não depender da ação da gravidade o valor obtido não é afetado pelo agregado 13147 Deve ser mencio nado que o abatimento elevado pode causar segregação com a flutuação das partículas maiores de agregados leves Da mesma forma a vibração prolongada pode resultar em segregação muito mais rapidamente do que com agregados normais A trabalhabilidade de misturas com agregados angulosos pode ser sensivelmente melhorada com a incorporação de ar A demanda de água é reduzida bem como a tendência à segregação Os teores de ar total em volume habituais são 4 a 8 para agregado de dimensão máxima de 20 mm 5 a 9 para agregados de dimensão máxima de 10 mm O teor de ar excedente a esses valores diminui a resistência à compressão em aproximadamente 1 MPa para cada ponto percentual adicional 13141 A substituição parcial do agregado leve miúdo por agregado fino normal facilita o lançamento e o adensamento do concreto 1396 Entretanto a massa específica do con creto resultante é aumentada dependendo da proporção da substituição e dos valores relativos das massas especificas dos dois agregados A substituição total do agregado miúdo leve por agregado miúdo normal pode aumentar a massa específica do concreto em 80 a 160 kgm313143 A condutividade térmica do concreto também é aumentada pela introdução do agregado normal Foi mencionado anteriormente que a trabalhabilidade do concreto com agrega dos leves é bastante influenciada pela absorção maior ou menor da água da mistura 730 Propriedades do Concreto dependendo do grau de saturação do agregado A velocidade da absorção da água da mistura pelo agregado influencia a velocidade de perda de abatimento Devem ser to madas medidas adequadas para essa situação mas é importante lembrar que alterações não previstas na condição de umidade do agregado podem gerar sérias consequências no abatimento e em sua perda Aspectos práticos do proporcionamento e da mistura do concreto com agregados leves são discutidos no ACI 304R91 13142 Podem ser utilizados aditivos superplastificantes com o concreto de agregados le ves mas em geral eles somente são adotados nos casos de concreto bombeado Caso o agregado absorva água durante o bombeamento pode ocorrer uma severa perda de abatimento A utilização de agregados saturados previne esse problema e a saturação pode ser obtida por meio do umedecimento a vácuo em um vaso de pressão seguido pela aspersão contínua de água até a mistura Entretanto essa condição do agregado pode influenciar sua resistência ao gelo e degelo Para amenizar os problemas de bom beamento em geral são utilizadas misturas com substituição parcial dos agregados finos leves por agregados normais As propriedades dos concretos com agregados leves destinados ao bombeamento são discutidas no ACI 213R87 13141 Resistência do concreto com agregados leves Conforme mencionado anteriormente há uma dificuldade insuperável na determina ção da quantidade de água livre nas misturas produzidas com a maioria dos agregados leves Em função disso a relação águacimento baseada na água livre no concreto não pode ser estabelecida e a relação águacimento feita com base na água total não tem sentido tendo em vista que a água absorvida pelo agregado não influencia a formação de poros capilares que por sua vez influenciam a resistência Por outro lado para um determinado agregado existe uma clara relação entre o consumo de cimento do concreto e sua resistência à compressão conforme mostrado na Figura 1313 13111 Como o cimento possui massa específica muito maior do que o agre gado leve e a água para um agregado específico a resistência aumenta com o aumento da massa especifica mas dependendo do tipo de agregado um concreto de 20 MPa pode necessitar de 260 a 330 kg de cimento por m3 de concreto Para 40 MPa o consumo de cimento pode variar entre 420 e 550 kgm3 Alguns valores citados no ACI 213R87 são mostrados na Tabela 1310 mas esses dados não são nada mais do que indicativos Resistências à compressão maiores requerem consumos bastante elevados de cimento por exemplo para 70 MPa o consumo de material cimentício pode chegar a 630 kgm3 Assim como no concreto normal a sílica ativa melhora o desenvolvimento de resis tência do concreto com agregados leves Outros materiais cimentícios também podem ser adicionados Em termos gerais para a mesma resistência do concreto o consumo de cimento em um concreto com agregados leves é maior do que em um concreto normal e em resistências elevadas a diferença pode ser maior do que 50 O elevado consumo de cimento do concreto com agregados leves significa que ele possui uma relação água cimento baixa embora não conhecida de modo que a resistência da matriz é alta As partículas de agregados graúdos leves são relativamente fracas e sua resistência pode ser um fator limitante da resistência do concreto pois ocorre a ruptura das partículas de agregado graúdo na direção normal à carga aplicada 13104 Entretanto não há uma Capítulo 13 Concretos especiais 731 70 60 6 50 o U a 40 E o u O 30 e U 20 U 10 o 200 300 400 500 600 700 Consumo de cimento kgm3 Figura 1313 Relação entre a resistência à compressão aos 28 dias medida em corpos de prova cúbicos e o consumo de cimento de diversos concretos com agregados leves com aba timento de 50 mm baseado na referência 13111 A cinza volante sincerizada e agregado miúdo normal B escória de altoforno peletizada e agregado miúdo normal C cinza volan te sincerizada D folhelho carbonoso sincerizado E ardósia expandida F argila expandida e areia e G escória expandida relação geral entre a resistência do agregado em si e a resistência do concreto produzido com esse agregado A limitação da resistência do concreto com agregados leves imposta pela resistência das partículas do agregado graúdo pode ser amenizada pelo uso de agregado com menor dimensão A explicação para esse comportamento está no fato de que na cominuição das partículas maiores a ruptura ocorre através dos maiores poros que portanto são eliminados Apesar do efeito positivo na resistência do agregado isso também aumenta a massa específica e a massa unitária do agregado conforme mostra a Tabela 136 Tabela 131 O Relação aproximada entre a resistência do concreto com agregados leves e o consumo de cimento13141 Resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos MPa 17 21 28 34 41 Consumo de cimento kgm3 Com agregado miúdo leve Com agregado miúdo normal 240300 260330 310390 370450 440500 240 300 250330 290 390 360450 420 500 732 Propriedades do Concreto Ao calcular as proporções das mistura do concreto com agregados leves de diferen tes dimensões é importante levar em conta que a massa específica real das partículas menores desses agregados é mais elevada do que as maiores Essa diferença é ainda maior quando for utilizado agregado miúdo normal A conversão do volume ocupado pelas diversas partículas para massa deve levar essas diferenças em consideração Os ensaios de resistência à tração por compressão diametral normalmente mos tram que a ruptura ocorre através das partículas de agregados graúdos o que confir ma a boa aderência do agregado Um exemplo da relação entre a resistência à tração por compressão diametral e a resistência à compressão para concretos produzidos com agregados de escória de altoforno peletizada e curados em diferentes condições é mos trado na Figura 1314 Essa figura mostra também a representação da importante ex pressão recomendada pela FIP 13 115 que é f 023 67 onde é a resistência à tração por compressão diametral efcc é a resistência à compres são determinada em corpos de prova cúbicos ambas em MPa Em relação à resistência à tração na flexão verificouse que os resultados obtidos em concretos de alta resistência com agregados leves e contendo agregados miúdos normais com resistências à compressão entre 50 e 90 MPa foram até 2 MPa inferiores aos valores obtidos em concretos normais de mesma resistência 13110 No caso da resistência à tração por compressão diametral a diferença entre os dois concretos foi próxima de 1 MPa A resistência à fadiga do concreto com agregados leves foi pelo menos tão boa quanto a do concreto com agregados leves de mesma resistência 13100 Aderência entre o agregado leve e a matriz Uma importante característica do concreto com agregados leves é a boa aderência en tre o agregado e a pasta de cimento hidratada envolvente que se deve a vários fatores Primeiro a textura superficial áspera de vários agregados leves é vantajosa para um bom intertravamento mecânico entre os dois materiais De fato frequentemente ocorre a penetração da pasta de cimento nos poros superficiais abertos das partículas de agre gado graúdo Segundo os módulos de elasticidade das partículas de agregado leve e da pasta de cimento endurecida não diferem muito entre si e consequentemente não são o Curado em água Curado ao ar 10 20 30 40 50 Resistência à compressão MPa o 60 70 Figura 1314 Relação entre a resistência à tração por compressão diametral e a resistência à compressão do concreto produzido com escória de altoforno peletizada 3 96 Capítulo 13 Concretos especiais 733 geradas tensões diferenciais entre os dois materiais seja pelas cargas aplicadas ou seja por variações térmicas ou higrotérmicas Terceiro a água absorvida pelo agregado no momento da mistura se torna com o tempo disponível para a hidratação do cimento ainda não hidratado Como a maior parte da hidratação adicional ocorre na região da interface entre o agregado e a pasta de cimento a aderência entre o agregado e a matriz se fortalece Embora os agregados leves produzidos a partir da cinza volante ou da escória de altoforno possam ser considerados potencialmente pozolânicos somente uma reação pozolânica muito leve foi observada na interface entre os agregados e a pasta de cimen to A explicação para essa ausência de reatividade dos agregados está na elevada tempe ratura até 1200 ºC a que eles foram submetidos durante sua produção de modo que ocorreu a cristalização da sílica e da alumina não havendo material amorfo Pode ser útil considerar de forma mais geral a aderência entre o agregado e a pasta de cimento hidratada envolvente em três categorias de concreto a saber concreto normal concreto de alto desempenho e concreto leve já que a aderência é influenciada pelos módulos de elasticidade do agregado e da pasta de cimento hidratada No concre to normal o módulo de elasticidade de uma pasta de cimento típica é em geral muito menor do que o módulo de elasticidade das partículas de agregado No concreto de alto desempenho a pasta de cimento hidratada tem módulo bem maior de modo que a diferença entre ele e o módulo do agregado é muito menor No concreto com agregados leves o módulo de elasticidade do agregado é bem menor do que o módulo dos agrega dos normais e em consequência disso a diferença entre os módulos de elasticidade do agregado e da pasta de cimento hidratada é menor Portanto é possível verificar que o concreto de alto desempenho e o concreto com agregados leves têm a característica comum de não haver grande diferença entre os mó dulos de elasticidade do agregado e da pasta de cimento hidratada Esse fato é benéfico para a boa aderência entre os dois materiais e para um bom comportamento do concreto como um compósito Em relação a esse aspecto o concreto comum é menos satisfatório Em relação a esse tema Bremner Holm13104 verificaram que o ar incorporado diminui o módulo de elasticidade da argamassa aproximandoo do módulo de elasti cidade do agregado leve Essa redução na diferença entre os módulos é vantajosa para uma melhor transferência de tensões entre as partículas de agregados e a matriz Propriedades elásticas do concreto com agregados leves Um efeito da excelente aderência entre o agregado e a matriz é a inexistência do de senvolvimento precoce de microfissuração na aderência nas idades iniciais ver página 314 Em virtude disso a relação tensãodeformação é linear frequentemente até 90 da tensão última 13106 Isso é especialmente verídico em concretos com agregados leves com sílica ativa e resistência à compressão de aproximadamente 90 MPa 13106 Exemplos de relações tensãodeformação de concreto com agregados leves são apresentados na Figura 1315 e pode ser visto que quando todos os agregados leves são do mesmo tipo a parte descendente da curva é bastante inclinada 131º2 A substi tuição do agregado miúdo leve por agregado normal resulta em um ramo descendente menos inclinado mas a inclinação do trecho ascendente é aumentada Isso se deve ao maior módulo de elasticidade das partículas de agregado miúdo normal 734 Propriedades do Concreto 40 6 o e 20 o 2 4 Deformação 103 6 8 Figura 131 5 Curvas tensãodeformação para concreto com agregados leves produzidos com argila expandida A somente agregados leves 8 agregado miúdo norma11º2 O módulo de elasticidade do concreto com agregados leves pode ser expresso como uma função de sua resistência à compressão ver página 735 Entretanto devido à boa aderência com as partículas de agregados esse concreto possui uma ação combi nada especialmente boa de modo que as propriedades elásticas do agregado exercem maior influência no módulo de elasticidade do concreto do que em um concreto nor mal Como as propriedades elásticas do agregado são influenciadas por seu volume de vazios e portanto por sua massa específica o módulo de elasticidade do concreto com agregados leves pode ser expresso como uma função da massa específica do con creto bem como de sua resistência à compressão Para resistências de até 41 MPa o ACI 31808 13 116 expressa o módulo de elasticida de do concreto Ec em GPa como Ec 43 X 106 p15 Jf onde J resistência em corpo de prova cilíndrico em MPa e p massa específica do concreto em kgm3 Essa expressão é considerada válida para valores de massa específica entre 1440 e 2480 kgm3 mas o módulo de elasticidade real pode chegar a ser até 20 diferente do valor calculado13 141 Em relação ao concreto com agregados leves com resistência à compressão entre 60 e 100 MPa a relação entre o módulo de elasticidade e a relação à compressão aparen temente é melhor representada pela expressão da norma norueguesa conforme citado por Zhang Gjorv13 106 Capítulo 13 Concretos especiais 735 E 9 5if º3 X P 15 e e 2400 onde Ec módulo de elasticidade em GPa J resistência em corpo de prova cilíndrico 100 x 200 mm em MPa e p massa específica do concreto em kgm3 Para concretos produzidos com argila expandida ou cinza volante sinterizada fo ram registrados valores do módulo de elasticidade entre 18 e 26 GPa ou seja tipica mente 12 GPa menor do que o obtido com concreto normal de mesma faixa de resistên cia de 50 a 90 MPa 13106 Pode ser destacado que o menor módulo de elasticidade do concreto com agrega dos leves possibilita o desenvolvimento de maiores deformações finais em comparação a um concreto normal de mesma resistência13143 já tendo sido relatados valores de 33 X 103 a 46 X 10313106 Durabilidade de concreto com agregados leves Não há efeitos adversos graves na durabilidade devido à utilização de agregados leves exceto quando o agregado saturado estiver sujeito à ação de gelo e degelo conforme já discutido Devido ao sistema de poros do agregado leve ser em geral descontínuo a porosi dade das partículas de agregado em si não influencia a permeabilidade do concreto que é controlada pela permeabilidade da pasta de cimento endurecida 13112 Apesar disso a permeabilidade do concreto é reduzida quando é utilizado agregado miúdo normal como substituto à parte do agregado miúdo leve 13112 provavelmente devido à nesse caso relação águacimento ser menor A baixa permeabilidade do concreto com agregados leves é resultado de diversos fatores a saber a relação águacimento da pasta de cimento é menor a alta qualida de da região de interface ao redor do agregado de modo que não existe facilidade de fluxos em seu entorno e a compatibilidade dos módulos de elasticidade das partículas de agregado e da matriz o que implica que devido a cargas ou variações de temperatu ra o desenvolvimento de microfissuras é limitado Além do mais a liberação de água pelo agregado permite a continuidade da hidratação com uma consequente redução da permeabilidade Entretanto caso o agregado leve seja saturado antes da mistura para facilitar o bombeamento por exemplo existe o risco de ruptura em condições de ciclos al ternados de gelo e degelo a menos que a secagem do concreto antes da exposição ao congelamento tenha sido possível 13109 Em todo caso a incorporação de ar é necessária da mesma forma que no concreto normal A suscetibilidade ao dano do concreto com agregados leves exposto a temperaturas muito baixas 156 ºC depende das propriedades da pasta de cimento hidratada assim como o concreto normal Somente se as partículas estiverem saturadas é que elas serão N de RT A NBR 61182014 versão corrigida em 2014 abrange em seu escopo somente pro jeto de estruturas em concretos normais com massa específica entre 2000 e 2800 kgm3 não in cluindo o concreto leve 736 Propriedades do Concreto origem de deterioração pois sua expansão durante o congelamento pode destruir a aderência com a matriz envolvente 13158 Em relação à carbonatação os vazios nos agregados leves facilitam a difusão do C02 motivo pelo qual muitas vezes é considerada a necessidade de maior espessura de cobrimento Apesar disso foram feitos poucos relatos de corrosão das armaduras devi do à carbonatação em concreto de boa qualidade com agregados leves 1314º Não há nenhum registro de reação álcalisílica em concreto com agregados leves 13143 Apesar de as partículas de agregados leves serem duras e portanto resistentes à abrasão a existência de poros abertos junto à superfície do agregado implica que uma vez que o agregado esteja exposto a superfície de contato é diminuída em comparação a um agregado não poroso Assim a resistência à abrasão do concreto com agregados leves pode portanto ser menor do que a de um concreto normal de mesma resistência Os concretos produzidos com agregados leves possuem maior movimentação de umidade do que os concretos normais Sua retração por secagem inicial é cerca de 5 a 40 mais elevada do que a do concreto normal mas a retração total com alguns agregados leves pode ser ainda maior Os concretos produzidos com argila e folhelho expandidos e com escória expandida possuem valores menores Tendo em vista compa rativamente a baixa resistência à tração do concreto com agregados leves existe o risco de fissuração por retração mesmo que haja alguma compensação devido ao menor módulo de elasticidade e à maior extensibilidade do concreto com agregados leves Em relação à fluência do concreto com agregados leves deve ser levado em con ta o menor módulo de elasticidade desse concreto que restringe a fluência da pasta de cimento hidratada Ocasionalmente foram apresentados dados conflitantes sobre a fluência de concretos com agregados leves quando levada em consideração a influência da secagem sobre a fluência 13103 É provável que a movimentação interna de água desde as partículas de agregado em direção à pasta de cimento hidratada envolvente afete o desenvolvimento da fluência por secagem mas não há uma verificação quantitativa desse efeito A absorção acústica do concreto leve pode ser considerada boa devido à energia so nora pelo ar ser convertida em calor nos diminutos vazios dos agregados de modo que o coeficiente de absorção acústica é aproximadamente o dobro do concreto normal En tretanto uma superfície revestida pode apresentar reflexão sonora muito maior O con creto com agregados leves não oferece bom isolamento acústico tendo em vista que o isolamento é melhor quanto maior for a massa específica do material ver página 368 Os benefícios da combinação do menor coeficiente de dilatação térmica e da me nor condutividade térmica do concreto com agregados leves podem ser aproveitados em situações em que a superfície de concreto é exposta a grandes aumentos de temperatu ra como por exemplo em pavimentos utilizados para a decolagem vertical de aerona ves 13108 A expansão local decorrente do aquecimento que está restringida pelo concreto frio ao redor é menor quando se utiliza concreto com agregados leves Isso aliado ao menor módulo de elasticidade do concreto resulta em menores tensões do que existiriam em concreto normal e consequentemente os danos localizados são evitados A baixa condutividade térmica do concreto com agregados leves reduz a elevação da temperatura da armadura na ocorrência de incêndios Além do mais o agregado é estável em altas temperaturas já que foi produzido a temperaturas acima de 1100 ºC 13143 Alguns dados de resistência ao fogo de paredes vazadas são apresentados na Tabela 1311 13148 Capítulo 13 Concretos especiais 737 Tabela 1311 Resistência estimada ao fogo de paredes vazadas de alvenaria13148 Tipo de agregado Espessura mínima equivalente para utilizado 4horasmm 3horasmm 2horasmm 1 horamm Escória expandida ou 119 102 81 53 pedrapomes Argila ou folhelho 145 122 96 66 expandido Calcário cinza ou 150 127 102 69 escória não expandida Seixo calcário 157 135 107 71 Seixo silicoso 170 145 114 76 Propriedades térmicas de concretos com agregados leves Alguns valores típicos do coeficiente de dilatação térmica de concretos com agrega dos leves são apresentados na Tabela 1312 A partir da comparação com a Figura 811 pode ser visto que o concreto com agregados leves apresenta em geral menor dilatação térmica do que o concreto normal Isso pode decorrer de problemas quan do os dois materiais são utilizados lado a lado Pode ser visto que a menor dilatação térmica do concreto com agregados leves reduz a tendência ao empenamento ou à flambagem quando as duas faces do elemento de concreto estão expostas à tempera turas diferentes Alguns valores de dilatação térmica de concretos com agregados leves secos em estufa são apresentados na Figura 1316 1315º A umidade absorvida pelo concreto au menta significativamente a condutividade térmica 13141 Vale a pena destacar que em grandes lançamentos de concreto com agregados leves a baixa condutividade resulta em uma reduzida perda de calor para o meio ambiente Tabela 1312 Coeficiente de dilatação térmica de concretos produzidos com agregados leves1J14s 13149 Tipo de agregado utilizado Pedrapomes Perlita Vermiculita Cinza Folhelho expandido Escória expandida Coeficiente de dilatação térmica linear determinado em uma variação de 22 a 52 ºC 1 O 94108 76110 83142 cerca de 38 658l 70112 738 Propriedades do Concreto u o 0 N E O u ê O O O E O e o u 16 14 tti 12 10 08 06 04 02 o XX 0 X X x x x e 9 w X X o k x X X e e Ili 500 1000 1500 2000 Massa específica kgm3 2500 Figura 1316 Condutividade térmica de concretos com diferentes tipos de agregados leves13150 Concreto celular Na classificação inicial dos concretos leves foi mencionado que um método de redução da massa específica do concreto consiste na introdução de vazios estáveis na pasta de cimento endurecida Os vazios podem ser produzidos por gás ou por ar daí as denomi nações concreto gasoso e concreto aerado Devido ao ar ser introduzido por um agente espumante também é utilizado o termo concreto espumoso A rigor o termo concreto não é adequado tendo em vista que o agregado graúdo não está presente A introdução de gás é normalmente realizada pelo uso de pó de alumínio finamen te moído em uma proporção aproximada de 02 da massa de cimento A reação do pó com o hidróxido de cálcio ou com os álcalis do cimento libera bolhas de hidrogénio causando a expansão da pasta de cimento ou da argamassa que deve ter consistência adequada para prevenir que as bolhas escapem Vale a pena mencionar que o alumínio em pó também é utilizado em caldas de injeção para concreto protendido com armadura póstracionada para garantir o preen chimento pleno dos vazios pela expansão em um espaço confinado N de RT No Brasil a denominação adotada nas normas referentes ao tema é concreto celular Capítulo 13 Concretos especiais 739 As bolhas de ar podem ser produzidas na mistura tanto pela colocação de uma espuma produzida previamente em geradores de espuma especiais na betoneira junto com o cimento a água e o agregado miúdo ou alternativamente pela mistura de agente espumante junto com os demais materiais em um misturador de alto cisalhamento Em ambos os casos as células devem possuir paredes que permaneçam estáveis durante a mistura o transporte inclusive por bombeamento e o lançamento do concreto fresco As células ou bolhas são discretas e têm dimensões variáveis entre O 1 e 1 mm O concreto celular é bastante fluido e pode ser facilmente bombeado e lançado sem necessidade de adensamento Esse material pode ser utilizado em pisos preenchimento de canaletas isolamento de coberturas e para outros usos como isolante bem como para a produção de elementos para alvenaria O concreto celular pode ou não conter agregado sendo esse último geralmente o caso do concreto utilizado como isolante térmico quando se obtém massa específica seca em estufa de 300 kgm3 e excepcionalmente até 200 kgm3 Quando são utilizados agregados miúdos normais ou leves a massa específica do concreto lançado se situa en tre 800 e 2080 kgm313144 Devese ter atenção ao adotar os valores de massa específica pois a condição de umidade exerce grande influência A massa específica seca ao ar é importante para as condições de serviço que obviamente variam em cada caso Como uma aproximação a massa específica seca ao ar é 80 kgm3 menor do que a massa espe cífica no lançamento O menor valor de massa específica é na condição seca em estufa que é importante para a determinação da condutividade térmica de um determinado concreto celular Esse parâmetro pode ser determinado considerando que a massa de uma unidade de volume de concreto celular é a soma da massa do agregado se existen te da massa do cimento e da massa da água quimicamente combinada com o cimento considerada como 20 da massa de cimento Da mesma forma que em outros concretos leves a resistência varia proporcional mente com a massa específica e o mesmo ocorre com a condutividade térmica Hoff13151 sugeriu que a resistência do concreto celular pode ser expressa como uma função do teor de vazios considerado como a soma dos vazios introduzidos e do volume de água evapo rável Dessa forma a resistência do concreto celular curado em condição úmida é contro lada pelo volume total de vazios no concreto ou seja a resistência é influenciada tanto pela relação águacimento da mistura quanto pelo volume de vazios introduzidos 13145 Entretanto a resistência pode não ser de fundamental importância quando as proprie dades térmicas forem a razão pela qual o concreto celular está sendo utilizado A Tabela 131313146 mostra valores típicos de propriedades de concretos celulares utilizados no Rei no Unido Nos Estados Unidos 13144 foram registrados os valores mais elevados de resis tência O módulo de elasticidade do concreto celular em geral varia entre 1 7 e 35 GPa O concreto celular possui retração elevada variando desde 700 x 106 para o con creto com massa específica seca em estufa de 1600 kgm3 a 3000 x 106 quando essa N de RT As normas NBR 126451992 estabelecem os procedimentos de execução de paredes de concreto celular espumoso moldadas no local enquanto a NBR 126461992 versa sobre a espe cificação desse material N de RT A NBR 126442014 estabelece o procedimento para a determinação da densidade de massa aparente no estado fresco do concreto leve celular estrutural A densidade de massa aparente é definida como o quociente da massa de concreto leve no estado fresco contido em um recipiente totalmente preenchido pelo volume desse recipiente 740 Propriedades do Concreto Tabela 1313 Dados orientativos sobre o concreto celular baseados na referência 13146 Consumo de cimento kgm3 300 320 Massa específica lançada kgm3 500 900 Massa específica seca em estufa kgm3 360 760 Consumo de agregado miúdo kgm3 o 420 Teor de ar 78 62 Resistência à compressão MPa 2 Condutividade térmica Jmm2sºC 01 02 360 400 1300 1700 1180 1550 780 1130 45 28 5 10 04 06 mesma massa específica é de 400 kgm313146 A movimentação de umidade também é ele vada sendo a variação usual do coeficiente de permeabilidade entre 105 e 1010 ms 13144 Entretanto em geral não ocorrem problemas com umidade em edificios tendo em vista que o concreto celular não protegido não deve ser exposto às intempéries Concreto celular autoclavado O concreto celular analisado até o momento é submetido à cura úmida geralmente por vapor à pressão atmosférica Entretanto também pode ser utilizado o processo de cura por autoclavagem que consiste em submeter o concreto à cura a vapor a alta pressão Esse método resulta em maior resistência mas o concreto celular autoclavado como é normalmente denominado precisa ser produzido em fábricas Componentes para alve naria são produzidos a partir do corte da massa original ainda não totalmente endu recida Pode ser incorporada armadura ao componente mas como o concreto celular não oferece proteção a ela é necessária a realização de prétratamento da armadura Os componentes podem ser utilizados imediatamente após o resfriamento entretanto 20 a 30 de seu teor de umidade inicial é perdido por secagem ao ar com a ocorrência concomitante de retração Os beneficios da autoclavagem em geral a 180 ºC decorrem da rápida reação po zolânica entre o cimento Portland e a cal frequentemente adicionada com a areia sili cosa muito fina ou cinza volante ou a mistura desses dois materiais A cinza volante confere uma coloração cinza enquanto com areia pura a coloração é branca O CSH formado inicialmente reage com a sílica adicionada à mistura de modo que o produ to final possui um relação CaAl Si próxima de 08 restando ainda uma pequena quantidade de sílica sem reagir 13136 A Tabela 131413134 apresenta as propriedades do concreto celular autoclavado pro duzido no Reino Unido na forma de componentes para alvenaria e painéis armados Esses em geral possuem menor resistência 2 a 8 MPa do que o concreto normal mas possuem a vantagem de terem menor massa específica tipicamente de 500 a 1000 kg m3 e melhores propriedades térmicas Deve ser lembrado que a condutividade térmica aumenta linearmente com o teor de umidade Quando esse último é de 20 a condutivi dade é normalmente quase o dobro do valor em relação a quando a umidade é zero 13152 A permeabilidade ao ar do concreto celular autoclavado diminui com a elevação de seu teor de umidade mas mesmo quando o concreto está seco a permeabilidade em baixas pressões como a gerada pelo vento é desprezável 13152 Capítulo 13 Concretos especiais 741 Tabela 1314 Propriedades típicas do concreto celular autoclavado curados com vapor a alta pressão13 º134 Condutividade Módulo de térmica com teor Massa específica Resistência à Resistência à elasticidade de umidade de 3 seca kgm3 compressão MPa flexãoMPa GPa Jmm2sºC 450 32 065 16 012 525 40 075 20 014 600 45 085 24 016 675 63 100 25 018 750 75 125 27 020 O concreto celular autoclavado não possibilita a ascensão da água por capilaridade através dos poros maiores Consequentemente o material possui boa resistência ao gelo e degelo 13152 desde que seja garantido que a pasta de cimento hidratada em si não seja vulnerável A RILEM 13137 publicou recomendações para a determinação das propriedades do concreto celular autoclavado Além disso a BS EN 6781994 prescreve o método para a determinação da massa específica seca e a BS EN 6792009 trata da determinação da resistência à compressão A determinação da retração é normalizada pela BS EN 6802005 As propriedades típicas do concreto celular autoclavado são discutidas pelo Building Research Establishment 13134 Concretos sem finos Esse é um tipo de concreto leve obtido quando os agregados miúdos são excluídos ou seja ele é constituído de cimento água e agregado graúdo Portanto tratase de um aglomerado de partículas de agregados graúdos cada uma envolvida por uma camada de pasta de cimento de espessura de aproximadamente 13 mm Dessa forma existem grandes vazios no corpo do concreto que determinam sua baixa resistência mas suas grandes dimensões impedem que ocorra movimentação de água por capilaridade A massa específica do concreto sem finos depende principalmente da granulome tria do agregado Como agregados bem graduados apresentam maior massa unitária do que partículas de mesma dimensão esse concreto é produzido com agregados de tama nho único A dimensão habitual do agregado varia entre 10 e 20 mm sendo admitido até 5 de partículas maiores e 10 de menores mas nenhuma partícula deve ser menor do que 5 mm Partículas lamelares ou alongadas devem ser evitadas Também não são recomendados agregados de bordas pronunciadas já que sob cargas pode ocorreres N de RT A NBR 134382013 estabelece os requisitos para os blocos de concreto celular auto clavados A NBR 134402013 normaliza os procedimentos de ensaios para esse material Existem métodos para a determinação da densidade de massa aparente seca equivalente à massa específica seca e resistência à compressão N de RT Também conhecido como concreto drenante 742 Propriedades do Concreto magamento localizado O agregado deve ser umedecido antes da mistura para facilitar o revestimento uniforme pela pasta de cimento Não existem ensaios de trabalhabilidade para o concreto sem finos apenas uma verificação visual para garantir que todas as partículas tenham igual revestimento já é suficiente O concreto sem finos deve ser lançado de modo bastante rápido já que pode ocorrer a secagem da fina camada de pasta de cimento o que resultaria em menor resistência 13119 Não é aplicado adensamento ao concreto sem finos mas o apiloamento nos cantos das fôrmas e em volta dos obstáculos onde existe risco de arqueamento pode ser útil A vibração exceto com duração muito pequena pode fazer com que a pasta de cimen to escape do agregado Como o concreto sem finos não segrega ele pode ser lançado de alturas consideráveis e aplicado em camadas bastante espessas em alturas de até 3 pavimentos 13 119 A baixa pressão exercida sobre as fôrmas é uma vantagem em relação a esse tema Entretanto devido ao concreto sem finos possuir coesão muito baixa nas pri meiras idades as fôrmas devem ser mantidas até a resistência ser suficiente para manter o material unido A cura úmida é importante em especial em climas secos ou ventosos em razão da pequena espessura da pasta de cimento 13153 A massa específica do concreto sem finos é determinada como uma soma simples da massa unitária do agregado na condição adequada de adensamento com a massa de cimento em kgm3 mais a quantidade de água em kgm3 Esse procedimento é válido em função do pouco adensamento do concreto sem finos Com agregado normal a massa es pecífica varia entre 1600 e 2000 kgm3 ver Tabela 1315 mas com a utilização de agre gado leve pode ser obtido um concreto sem finos com massa específica de até 640 kgm3 A resistência à compressão do concreto sem finos varia em geral entre 15 e 14 MPa dependendo principalmente de sua massa específica que é controlada pelo con sumo de cimento 13154 ver Figura 1317 A relação águacimento não é o principal ele mento determinante da resistência na realidade existe uma relação águacimento justa para um determinado agregado Um valor maior do que o ótimo pode fazer com que a pasta de cimento escoe das partículas de agregado enquanto com uma relação águaci mento muito baixa a pasta de cimento pode não ser suficientemente adesiva podendo resultar em um concreto com uma composição não adequada É um tanto difícil prever a relação águacimento ótima em especial devido a ela ser afetada pela absorção do agregado mas como regra geral a quantidade de água da mistura pode ser considerada como 180 litros por m3 de concreto A relação água Tabela 1315 Propriedades típicas de concretos sem finos com agregados entre 9519 mm1J1s4 Relação agregado Relação água Massa especifica Resistência à compressão cimento em volume cimento em massa kgm aos 28 dias MPa 6 038 2020 14 7 040 1970 12 8 041 1940 10 10 045 1870 7 6 o e E o u O ü e U 16 14 12 10 8 6 4 2 o 1800 Capítulo 13 Concretos especiais 743 i o ºo o s X X XX jc X x X X X X A x X 1 6 Traço em volume o 17 Traço x 18 Traço l IOTraço 1 1850 1900 1950 2000 2050 Massa específica kgm3 Figura 1317 Resistência à compressão de concretos sem finos na idade de 28 dias em fun ção de sua massa específica no momento do ensaio 13154 cimento dependerá então da quantidade de cimento necessária para o suficiente re vestimento do agregado Normalmente a relação águacimento se situa entre 038 e 05213153 A resistência resultante deve ser determinada por meio de ensaios Em relação a isso deve ser destacado que os corpos de prova para os ensaios de compressão devem ser adensados de modo especial utilizando uma extensão ao molde e um saquete em um tubo guia O método de ensaio é normalizado pela BS 18811131983 O aumento da resistência do concreto sem finos com a idade ocorre da mesma forma que no concreto normal A resistência à tração na flexão é tipicamente 30 da resistência à compressão ou seja é relativamente mais alta do que no concreto nor mal13153 O módulo de elasticidade varia conforme a resistência por exemplo para uma resistência de 5 MPa foi registrado um valor de 10 GPa para o módulo A retração do concreto sem finos é consideravelmente menor do que a do concreto normal com 120 x 106 como um valor típico mas em umidade relativa muito baixa pode chegar a 200 x 106 Isso ocorre devido à pasta de cimento estar presente somente na forma de um fino revestimento e à retração na secagem ser bastante restringida pelo agregado Como a pasta possui grande área superficial exposta ao ar a taxa de retração é muito elevada e a movimentação total pode ser terminada em pouco mais de um mês com metade da retração podendo ocorrer em 10 dias O coeficiente de dilatação térmica do concreto sem finos é cerca de 06 a 08 do valor do concreto normal mas o valor real do coeficiente de dilatação térmica depende do tipo de agregado utilizado 744 Propriedades do Concreto O coeficiente de condutividade térmica do concreto sem finos varia entre 069 e 094 Jm2sºCm quando é produzido com agregado comum e aproximadamente 022 Jm2sºCm com agregado leve Entretanto um elevado teor de umidade no concreto aumenta consideravelmente a condutividade térmica Devido aos grandes poros o concreto sem finos não está sujeito à sucção capilar Em consequência disso esse concreto é altamente resistente ao congelamento desde que os poros não estejam saturados Caso contrário o congelamento pode causar uma rápida desagregação Entretanto a elevada absorção de água torna o concreto sem finos inadequado para uso em fundações e em situações em que ele possa ser saturado pela água A absorção máxima pode chegar a 25 em volume ou metade dessa quantidade em massa mas em condições normais a água absorvida não excede 15 do máximo Ainda assim é necessário o revestimento dos dois lados de paredes externas o que tam bém tem o efeito de reduzir a permeabilidade ao ar O revestimento e a pintura reduzem as propriedades de absorção acústica do concreto sem finos em função do fechamento dos poros de modo que quando essas propriedades forem consideradas principais um dos lados da parede não deve ser revestido Deve ser destacado que a textura aberta do concreto sem finos o torna bastante adequado ao revestimento Um efeito benéfico dos poros de grandes dimensões é o fato de eles possibilitarem a fácil drenagem em circunstâncias adequadas Isso é aproveitado com a utilização do concreto sem finos com no mínimo 15 de vazios em pavimentos ao redor de árvores que assim não ficam privadas de água e em estacionamentos de automóveis reco brindo um subleito permeável 13133 O principal uso do concreto sem finos é em paredes portantes de habitações e em painéis de fechamento de estruturas reticuladas O concreto sem finos normalmente não é utilizado em concreto armado mas caso necessário a armadura deve ser re vestida com uma fina camada de pasta de cimento cerca de 3 mm para melhorar as características de aderência e prevenir a corrosão O modo mais fácil de revestir a arma dura é com concreto projetado Concreto para cravação de pregos Em algumas situações é necessário produzir um concreto para cravação de pregos e isso pode ser obtido por meio da utilização de serragem como agregado Esse concreto é um material em que os pregos podem ser cravados e permanecem firmes Essa última con sideração ocorre em razão de por exemplo em alguns concretos leves apesar de os pregos serem facilmente aplicados eles não se manterem firmes Segundo o ACI 523 lR 92 13118 o concreto deve possuir uma resistência ao arrancamento de no mínimo 178 N quando aplicado a um prego especial para telhados As propriedades de cravação são ne cessárias em alguns tipos de construções de telhados e em componentes préfabricados para habitações Devido à movimentação de umidade bastante elevada o concreto com serragem não deve ser utilizado em situações em que ele vá ser exposto à umidade O concreto com serragem é constituído por partes aproximadamente iguais em volume de cimento Portland areia e serragem de pinheiro e água suficiente para a ob tenção de um abatimento entre 25 e 50 mm Esse concreto possui boa aderência com o concreto normal e é um bom isolante A serragem deve ser limpa e livre de grandes quantidades de cascas para evitar a incorporação de grandes quantidades de matéria Capítulo 13 Concretos especiais 745 orgânica que modifica as reações de hidratação É recomendável o tratamento químico da serragem para evitar os efeitos adversos sobre a pega e a hidratação prevenir a de terioração da serragem e reduzir a movimentação de água Os melhores resultados são obtidos com serragem entre 63 mm e 118 mm mas devido ao comportamento variável dos diferentes tipos de serragem é recomendada a realização de misturas experímentais O concreto com serragem possui massa específica entre 650 e 1600 kgm3 A serragem proveniente de madeira nobre tropical foi utilizada para a produção de concreto com resistência à compressão avaliada em corpos de prova cúbicos de 30 MPa e resistência à tração por compressão diametral de 25 MPa Esse concreto pos suía massa específica de 1490 kglm31312º Outros resíduos de madeira como lascas e aparas adequadamente tratados de forma química também têm sido utilizados para produzir concretos não estruturais com massa específica de 800 a 1200 kgm3 Material granulado de cortiça também pode ser utilizado 13155 O concreto para cravação de pregos também pode ser produzido com vários outros agregados como escória expandida pedrapomes escória e perlita Materiais orgânicos sintéticos como poliestireno expandido também podem ser utilizados Esse material possui massa específica inferior a 10 kgm3 e produz concretos com propriedades isolantes particularmente boas Uma mistura de 410 kg de cimento por m3 resulta em uma massa específica de 550 kgm3 e uma resistência de 2 MPa Entretanto devido à grande disparidade da massa específica entre os componentes da mistura ela tornase dificil e pode ser necessária a utilização de um grande volume de ar incorporado que pode chegar a até 15 Devem ser tomadas precauções durante o manuseio do poliestireno devido a ele ser combustível 13118 Orientações gerais sobre concreto de baixa massa específica assim definido o con creto com massa específica seca límitada a 800 kgm3 são fornecidas pelo ACI 523lR 9213118 Esse concreto possui resistência à compressão entre O 7 e 6 MPa Sua principal característica quando utilizado com fins de isolamento é seu baixo coeficiente de con dutividade térmica que deve ser inferior a 03 Jm2s ºCm Caso ocorra ingresso de água no concreto a condutividade térmica aumentará de forma significativa Isso pode ocorrer com agregados de perlita e vermiculita mas não com pérolas de poliestireno de células fechadas 13107 Comentários sobre concretos especiais O título deste capítulo pode ser corretamente interpretado de maneira a incluir também outros concretos especiais Alguns deles se destinam a aplicações altamente especializa das e são abordados em publicações apropriadas Outros envolvem componentes adicio nais que devem ser tratados com detalhes para uma análise séria do concreto resultante e isso não pode ser feito dentro do escopo deste livro Portanto a melhor opção conside rada foi não abordar misturas que não sejam de entendimento geral consideradas como concreto sem uma análise qualificada de um material especial adicionado A única exceção a essa regra é o desenvolvimento de compactos para fins estrutu rais o denominado concreto com pósreativos reactive powder concrete RPC que na realidade não se trata de um concreto já que o único agregado utilizado é a areia Uma estrutura real construída com RPC é a passarela préfabricada em Sherbooke Quebec 746 Propriedades do Concreto no Canadá 13162 O RPC utilizado resultou em resistência à compressão de 199 MPa com desvio padrão de 95 MPa A resistência à flexão foi de 40 MPa Uma composição típica do RPC foi em kgm3 cimento Tipo II 705 sílica ativa 230 quartzo triturado 210 areia 1010 água 185 e fibras de aço 140 As características especiais do RPC se devem a a homogeneidade melhorada do material graças à reduzida quantidade de areia de forma a não haver zona de transição b distribuição de dimensões de grãos otimizada e aplicação de pressão e c tratamento térmico A utilização de RPC é provavelmente limitada a estruturas especializadas em que custos elevados são admitidos Apesar disso o RPC indica a direção de futuros desen volvimentos na tecnologia do concreto mas não para seu uso comum Referências 131 K W Nasser and P S H Lai Resistance of fly ash concrete to freezing and thawing in Fly Ash Silica Fume Slag and Natural Pozzolans in Concrete Vol 1 Ed V M Malhotra ACI SP132 pp 205 26 Detroit Michigan 1992 132 R J Detwiler C A F Pohunda and J Natale Use of supplementary cementing materials to increase the resistance to chloride ion penetration of concretes cured at elevated tempe ratures ACI Materiais Journal 91 No 1 pp 63 6 1994 133 R J Detwiler K O Kjellsen and O E Gj0rv Resistance to chloride intrusion of concrete cured at different temperatures ACI Materiais Journal 88 No 1 pp 1924 1991 134 G M Campbell and R J Detwiler Development of mix designs for strength and durabi lity of steamcured concrete Concrete International 15 No 7 pp 379 1993 135 K L Scrivener A Bentur and P L Pratt Quantitative characterization of the transition zone in high strength concretes Advances in Cement Research 1 No 4 pp 2307 1988 136 R N Swamy Fly ash and slag standards and specifications help or hindrance Mate riais and Structures 26 No 164 pp 600 14 1993 137 V M 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lightweight concrete A CI Manual of Concrete Practice Part 2 Construction Practices and Inspection Pavements 9 pp Detroit Michigan 1994 13143 T A Holm Lightweight concrete and aggregates in Significance of Tests and Properties of Concrete and Concretemaking Materiais Eds P Klieger and J F Lamond ASTM Sp Tech Publ No 169C pp 52232 Philadelphia Pa 1994 13144 L A Legatski Cellular concrete in Significance of Tests and Properties of Concrete and Concretemaking Materiais Eds P Klieger and J F Lamond ASTM Sp Tech Publ No 169C pp 5339 Philadelphia Pa 1994 13145 C T Tam et ai Relationship between strength and volumetric composition of moist cured cellular concrete Mag Concr Res 39 No 138 pp 1218 1987 13146 British Cement Association Foamed Concrete Composition and Properties 6 pp Slough UK 1991 13147 J Murata Design method of mix proportions of lightweight aggregate concrete Proc RILEM Int Symp on Testing and Design Methods of Lightweight Aggregate Concretes pp 131 46 Budapest March 1967 13148 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No linguajar britânico o processo de seleção dos componentes da mistura e de suas proporções é denominado projeto da mistura Esse termo embora comum sugere que essa seleção é parte do projeto estrutural o que não é correto já que o projeto estrutural está relacionado ao desempenho necessário do concreto e não ao detalhamento das proporções dos materiais que atenderão a esse desempenho O termo americano proporcionamento da mistura é excelente mas não é utilizado de forma difundida no mundo Por essa razão será utilizada neste livro a expressão adotada para o título do capítulo dosagem de concretos algumas vezes abreviada como dosagem Embora o projeto estrutural normalmente não leve a dosagem em consideração o projeto impõe dois parâmetros para a dosagem resistência e durabilidade do concre to É importante mencionar que a trabalhabilidade deve ser adequada às condições de lançamento As exigências de trabalhabilidade não se aplicam somente ao abatimento no momento da descarga da betoneira mas também ao limite de perda de abatimento conforme a duração do lançamento do concreto Como a trabalhabilidade necessária depende das condições da obra ela não deve ser estabelecida antes da análise dos pro cedimentos de execução Além disso a seleção das proporções dos componentes deve levar em conta o mé todo de transporte do concreto especialmente se for previsto o bombeamento Outros critérios importantes são tempo de pega exsudação e facilidade de acabamento três N de RT Originais em inglês respectivamente mix design e mixture proportioning título original do capítulo Selection of concrete mix proportions mix design No Brasil a NBR 126552015 versão corrigida 2015 define a expressão estudo de dosagem como o conjunto de procedimentos necessários à obtenção do traço do concreto para atendimento dos requisitos especificados pelo projeto estrutural e pelas condições da obra sendo também consagrada a expressão dosagem de concreto ou simplesmente dosagem Este último termo também é utilizado como sinônimo de proporcionamento ou seja medição dos materiais para o preparo de um de terminado volume de concreto Traço ou composição são as quantidades dos materiais expressas em massa ou volume Capítulo 14 Dosagem de concretos 755 fatores que estão interligados Podem surgir dificuldades consideráveis caso esses crité rios não sejam corretamente considerados durante a seleção das proporções do concre to ou durante o ajuste dessas proporções Assim a dosagem é um simples processo de escolha de componentes adequados do concreto e de determinação de suas quantidades relativas com o objetivo de produzir um concreto o mais econômico possível que atenda a determinadas propriedades mí nimas especialmente resistência durabilidade e consistência Aspectos econômicos A frase anterior reforça dois aspectos que o concreto deve ter determinadas proprie dades mínimas e que seja o mais econômico possível uma exigência bastante comum em engenharia O custo do concreto como qualquer outro tipo de atividade de construção é composto de custos dos materiais instalações e mão de obra A variação dos cus tos dos materiais vem do fato de o cimento ser muitas vezes mais caro do que os agregados de forma que na dosagem é aconselhável evitar o elevado consumo de cimento A utilização de concretos com baixos consumos de cimento também traz consideráveis vantagens técnicas não somente no caso de concreto massa em que a liberação excessiva de calor de hidratação pode causar fissuração mas também em concretos estruturais em que misturas ricas podem resultar em uma retração eleva da e fissuração Portanto fica claro que erros no sentido de produção de concretos com elevados consumos de cimento devem ser evitados mesmo quando o aspecto do custo é ignorado Relacionado a isso devemos lembrar de que os diferentes ma teriais cimentícios apresentam variações de custo por unidade de massa sendo com exceção da sílica ativa mais baratos do que o cimento Portland Suas influências em diversas propriedades do concreto também são variáveis conforme discutido nos capítulos respectivos Ao estimar o custo do concreto é essencial considerar também a variabilidade da resistência pois é a resistência mínima ou característica que é especificada pelo pro jetista da estrutura e é de fato o critério de aceitação do concreto enquanto o custo real do concreto está relacionado aos materiais necessários para a produção de uma determinada resistência média Esse aspecto aborda de perto o problema do controle de qualidade Deve ser ressaltado que um maior nível de controle de qualidade representa maiores gastos seja em supervisão seja em equipamentos de proporcionamento e exis tem ocasiões em que a dosagem e controle de qualidade criteriosos não se justificam A decisão do âmbito do controle de qualidade geralmente um compromisso econômico dependerá então do porte e do tipo de obra É essencial que o nível de controle seja estimado no início do processo de dosagem de modo que a diferença entre a resistência média e a mínima ou característica seja conhecida O custo de mão de obra é influenciado pela trabalhabilidade da mistura caso ela seja inadequada para o meio disponível de adensamento ou o custo de mão de obra será maior ou o concreto não será adequadamente adensado A resolução de problemas relacionados a entupimentos de tubulações também consome mais mão de obra O custo exato da mão de obra depende de detalhes de organização do trabalho e do tipo de equipamento utilizado mas esse é um tema especializado 756 Propriedades do Concreto Especificações Esse extenso tema não pode ser tratado neste livro e será analisado somente em relação à sua influência na dosagem No passado as especificações para concreto prescreviam as proporções de cimento e de agregados miúdos e graúdos Certas misturas tradicionais foram produzidas dessa forma mas em função da variabilidade dos componentes da mistura os concretos com relações fixas entre cimento e agregados de determinada trabalhabilidade apresentavam grande variabilidade de resistência Por essa razão a resistência à compressão mínima foi adicionada às outras exigências Quando a resistência é especificada a prescrição das proporções torna a especificação excessivamente restritiva quando existem mate riais de boa qualidade disponíveis Essa é a razão pela qual em algumas situações foram acrescentadas cláusulas em relação à granulometria dos agregados e à forma das partículas às demais exigências Entretanto em alguns países a distribuição de agre gados é tal que essas restrições com frequência são antieconômicas Além disso deve ser ressaltado que com a exceção de obras especiais como vasos de contenção nuclear somente são utilizados agregados disponíveis localmente pois o custo de transporte por longas distâncias é proibitivo De forma geral a especificação simultânea de resistência dos componentes e suas proporções além de forma e granulometria não deixa folga para a economia na do sagem e impossibilita o avanço na produção de misturas econômicas e satisfatórias baseados no conhecimento das propriedades do concreto Portanto não é surpresa alguma que a tendência atual sejam as especificações menos restritivas Elas estabelecem valoreslimite mas eventualmente também servem como orientação para os traços tradicionais de forma a atender construtores que não desejam utilizar elevado nível de controle de qualidade Os valoreslimite podem abran ger uma grande variedade de propriedades mas as mais comuns são 1 Resistência à compressão mínima necessária para os aspectos estruturais 2 Relação águacimento máxima eou consumo de cimento mínimo e em certas con dições de exposição teor mínimo de ar incorporado para conferir durabilidade adequada 3 Consumo máximo de cimento para a prevenção de fissuração devido aos ciclos de temperatura em obras de concreto massa 4 Consumo máximo de cimento para evitar a retração em condições de exposição a baixa umidade e 5 Massa específica mínima para barragens de gravidade e estruturas similares Além disso podem ser incluídos na especificação a natureza do material cimentício ou uma exigência especial em relação à composição do cimento ou mesmo a restrição de seu uso Todas essas diversas exigências devem ser atendidas na seleção e proporcionamen to dos componentes do concreto As especificações de quantidades quase que invariavelmente possuem tolerâncias associadas a elas Em respeito à resistência a maioria das normas nacionais deixam cla ras suas exigências As tolerâncias para o consumo de cimento e relação águacimento Capítulo 14 Dosagem de concretos 757 geralmente são menos claras mas igualmente importantes É especialmente crítica a tolerância em relação ao cobrimento das armaduras embora não seja um item de do sagem pois está do ponto de vista da durabilidade intimamente relacionado à resis tência do concreto especificada e ao consumo de cimento A tolerância do cobrimento deve ser claramente especificada e deve ser associada de forma lógica à tolerância da resistência ou do consumo de cimento O procedimento britânico apresentado pela BS EN 20612000 e a norma com plementar BS 850022002 são para reconhecer quatro métodos de especificação de traços de concreto Um traço projetado designed mix é especificado pelo projetista estrutural principalmente em função da resistência do consumo de cimento e da relação águacimento A verificação de conformidade consiste em ensaios de resis tência Um traço prescrito prescribed mix é prescrito pelo projetista em termos de natureza e proporções dos componentes do concreto e o produtor somente produz o concreto conforme a encomenda A verificação das proporções da mistura é utilizada para fins de aceitação não sendo utilizados rotineiramente ensaios para avaliação da resistência O uso dos traços prescritos é vantajoso quando proprie dades especiais do concreto como por exemplo em relação a seu acabamento ou resistência à abrasão são necessárias Entretanto um traço prescrito somente deve ser especificado com provas sólidas de que ele atenderá à trabalhabilidade à resis tência e à durabilidade exigidas Um traço padronizado standardized mix é baseado em componentes e proporções listadas na BS 532822002 para diversos valores de resistência à compressão de até 25 MPa determinada em corpos de prova cúbicos O quarto e último tipo de traço é o traço designado designated mix em que o produtor de concreto seleciona a relação águacimento e consumo mínimo de cimento pela utilização de uma tabela de aplica ções estruturais associadas a traços padronizados Esse procedimento somente pode ser utilizado por produtores de concreto que possuam uma certificação especial de confor midade baseada em ensaios de produção e acompanhamento associado à certificação da garantia de qualidade Os traços padronizados somente são utilizados em obras de menor importância como conjuntos habitacionais Os traços designados embora possam ser utilizados com resistência de até 50 MPa têm aplicação limitada a obras comuns Portanto so mente com a adoção de traços projetados e prescritos que o pleno conhecimento das propriedades do concreto pode ser aproveitado Os quatro tipos de traços apresentam algumas variações na BS 850022002 Na prática americana quando não há experiência sobre as bases da seleção das proporções para preparo de misturas experimentais é necessário basear as proporções da mistura em valores padronizados que a favor da segurança são obrigatoriamente rigorosas Esse procedimento somente pode ser utilizado para concretos de baixa re sistência Por exemplo o ACI 3180i48 prescreve para uma resistência à compressão especificada aos 28 dias igual a 27 MPa determinada em corpos de prova cilíndricos uma relação águacimento máxima de 044 no caso de concretos sem ar incorporado e 035 quando há incorporação de ar Nesse último caso resistências mais elevadas reque rem a utilização de misturas experimentais mas no caso de concreto sem ar incorpora 758 Propriedades do Concreto do o ACI 31895 148 permite o uso de relação águacimento igual a 038 para concretos com resistência especificada aos 28 dias igual a 31 MPa O processo de dosagem Os fatores básicos a serem considerados na dosagem estão representados esquematica mente na Figura 141 A sequência de decisões também é mostrada para a determina ção das quantidades de componentes por betonada É evidente que existem variações no método exato de determinação das proporções da mistura Por exemplo no excelen te método do American Concrete Institute 145 ver página 784 a quantidade de água em kgm3 do concreto é determinada diretamente a partir da trabalhabilidade da mistura Exigências de durabilidade Controle de Resistência qualidade mínima Natureza Resistência dos materiais média Capacidade da betoneira Método de transporte Método de Granulometria do agregado total Proporção de cada dimensão de agregado Massa de componentes por betonada Figura 141 Fatores básicos do processo de dosagem Dimensão das seções e espaçamento da armadura máxima do agregado Forma e textura do agregado N de RT A NBR 126552015 versão corrigida 2015 não estabelece o procedimento de especi ficação de traços e cita que o traço deve ser definido a partir de um estudo de dosagem A mesma norma define concreto especificado como aquele cuja composição e materiais constituintes são de finidos pelo usuário A NBR 126552015 versão corrigida 2015 reconhece dois tipos de estudos de dosagem a dosagem racional e experimental e a dosagem empírica A dosagem experimental deve ser utilizada em concreto com resistência da classe C20 ifck 20 MPa ou superior utilizando os mesmos materiais e condições semelhantes às da obra O estudo deve ser realizado com antecedên cia em relação ao início da concretagem e devem ser levadas em conta as prescrições do projeto e as condições de execução A dosagem empírica somente pode ser utilizada para concretos das classes CIO ifck 10 MPa e Cl5 ifck 15 MPa ou seja não estruturais conforme a NBR 89532015 e deve ter um consumo mínimo de cimento de 300 kg por metro cúbico Capítulo 14 Dosagem de concretos 759 em função da dimensão máxima do agregado em vez de ser obtida indiretamente a partir da relação águacimento e do consumo de cimento Deve ser explicado que a determinação exata das proporções da mistura por meio de tabelas ou dados computacionais geralmente não é possível pois os materiais utili zados são em essência variáveis e diversas de suas propriedades não podem ser deter minadas de maneira realmente quantitativa Por exemplo a granulometria a forma e a textura dos agregados não podem ser definidas de maneira totalmente adequada Em virtude disso a melhor alternativa é fazer uma suposição inteligente das combinações ótimas dos componentes baseada nas relações estabelecidas nos capítulos anteriores Portanto não é surpresa que para obter uma mistura satisfatória não somente devem ser calculadas ou estimadas as proporções dos materiais disponíveis mas também de vem ser produzidas misturas experimentais As propriedades dessas misturas são veri ficadas e são feitos ajustes nas proporções sendo realizadas novas misturas experimen tais até a obtenção de um concreto adequado As misturas experimentais em laboratório entretanto não fornecem respostas defi nitivas mesmo quando as condições de umidade dos agregados são levadas em conside ração Somente a mistura produzida e utilizada no canteiro pode garantir que todas as propriedades do concreto satisfaçam a cada detalhe dessa obra específica Para justificar essa afirmação três aspectos podem ser citados O primeiro é que a betoneira utilizada no laboratório é em geral de tipo e desempenho diferente da empregada na obra O segun do é que as propriedades de bombeamento do concreto devem ser verificadas O terceiro é que o efeito parede decorrente da relação entre a área e o volume nos corpos de prova de ensaios laboratoriais é maior do que em estruturas reais de forma que o teor de agregado miúdo na mistura determinado em laboratório pode ser desnecessariamente elevado É possível concluir portanto que a dosagem requer tanto o conhecimento das pro priedades do concreto e dos dados experimentais quanto a experiência prática Outros fatores como manuseio transporte demora no lançamento e pequenas va riações de condições climáticas também podem influenciar as propriedades do concreto no canteiro mas esses em geral são secundários e implicam somente em pequenos ajustes das proporções durante a jornada de trabalho É importante ressaltar que não se deve esperar que as proporções da mistura uma vez estabelecidas permaneçam totalmente inalteradas pois as propriedades dos componentes podem variar de tempos em tempos Em especial é dificil saber a exata quantidade total de água livre na mistura devido à variação do teor de umidade dos agregados principalmente dos agregados miúdos O problema é ainda maior com o uso de agregados leves especialmente em concretos bombeados Outras variações ocorrem na granulometria dos agregados especialmente no teor de material fino e na tempera tura do concreto devido à exposição dos componentes e da betoneira ao sol ou devido ao cimento estar quente Consequentemente devem ser realizados ajustes periódicos nas proporções da mistura Resistência média e resistência mínima A resistência à compressão é uma das duas propriedades mais importantes do con creto a outra é a durabilidade A resistência é importante por si só e também pela influência que exerce sobre várias outras propriedades desejáveis do concreto endu 760 Propriedades do Concreto recido Basicamente a resistência à compressão média necessária a uma determinada idade em geral aos 28 dias determina a relação águacimento nominal do concreto A Figura 142 mostra essa relação para concretos produzidos no final da década de 1970 com cimentos Portland comuns britânicos curados em temperaturas normais O propósito dessa figura é somente ilustrar e em qualquer caso os valores de resistência na figura tendem a favor da segurança Caso entretanto um único fornecimento de cimento seja utilizado em toda a obra é possível tirar vantagem da resistência real desse cimento ou seja utilizar uma relação experimental entre a resistência e a rela ção águacimento Caso sejam utilizadas curvas como as da Figura 142 devese saber o tipo de ci mento devido à variação da velocidade de endurecimento de cimentos diferentes Quando são utilizados materiais cimentícios diferentes a variação na velocidade de ganho de resistência pode ser ainda maior Entretanto além da idade de um ou dois anos as resistências dos concretos produzidos com diferentes cimentos tendem a ser aproximadamente a mesma O projeto estrutural é baseado na consideração de uma determinada resistência mínima do concreto mas a resistência real do concreto produzido seja no canteiro ou 50 tttt 6 o 40 14t a o u 3 0 tkPtt e 20 t tttlll i º 03 04 05 06 o 7 08 09 Relação águacimento em massa Figura 142 Relação entre a resistência à compressão e a relação água cimento para corpos de prova cúbicos 102 mm de aresta de concretos plenamente adensados com misturas de várias proporções produzidas com cimentos Portland comuns britânicos típicos do final da década de 1970 Os valores utilizados são estimativas conservadoras Capítulo 14 Dosagem de concretos 761 no laboratório é uma grandeza variável ver página 666 Portanto na dosagem deve ser buscada uma resistência média maior do que a mínima A distribuição da resistência de corpos de prova pode ser descrita pela média e pelo desvio padrão Conforme citado na página 668 a distribuição da resistência de corpos de prova de concreto é considerada normal Gaussiana Para fins práticos essa consideração é aceitável mesmo que casos de assimetria tenham sido observados em concretos de baixa resistência por McNicoll Wong 1423 e de alta resistência por Cook 1424 bem como pelo ACI 363R92 1412 A consideração da distribuição normal é favorável à segurança em relação ao número de resultados esperados abaixo do valor de resistência especificado 1425 A partir do conhecimento da probabilidade de um corpo de prova possuir resis tência diferente da média em um determinado valor Tabela 141 é possível definir a resistência mínima para uma determinada mistura Nenhum valor absoluto pode ser especificado devido ao fato de que do ponto de vista estatístico sempre existirá pro babilidade de um resultado de ensaio ser menor do que o mínimo independentemente do quão baixo ele seja Tornar essa probabilidade extremamente baixa seria antieconô mico Portanto é comum definir o mínimo como um valor a ser superado por uma proporção predeterminada da totalidade de resultados normalmente 95 quando são considerados resultados individuais e 99 quando é utilizada a média móvel de três ou quatro resultados O procedimento do Building Code do American Concrete Institute o ACI 318 02 148 baseiase em essência em duas exigências para a resistência mínima J em relação à resistência média Em primeiro lugar é exigida uma probabilidade de 1 de que a média de três ensaios consecutivos considerando um ensaio como a média de dois corpos de prova cilíndricos seja menor do que a resistência de projeto Em segundo lugar é exigida uma probabilidade de 1 de que um resultado individual seja inferior a 35 MPa do que a resistência de projeto Em termos de desvio padrão a a primeira exigência pode ser expressa como JI f 233ª f 1 343 cr cj3 e O Tabela 141 Porcentagem de corpos de prova com resistência menor do que média k X desvio padrão k 100 150 196 233 250 309 Porcentagem de corpos de prova com resistência menor do que X ka 159 67 25 10 06 01 762 Propriedades do Concreto e a segunda em MPa como J J 35 233a Essas duas condições são equivalentes quando o desvio padrão a é de aproximada mente 35 Quando é maior do que esse valor a primeira condição é a mais rigorosa das duas Deve ser destacado que nenhum limite absoluto é estabelecido o critério é estatís tico de modo que a falha no atendimento dessas exigências uma em 100 é inerente ao sistema Esse não atendimento não deve ser razão suficiente para a rejeição do concre to Ainda pode ser dito que todas as especificações implicam risco de rejeição ou aceita ção equivocados os dois riscos devem ser cuidadosamente balanceados 1431 O valor do desvio padrão a ser utilizado na expressão do ACI 31802 148 recém apresentada é o valor obtido experimentalmente em obras já executadas com condi ções materiais e resistência do concreto semelhantes Na falta desse valor experimental o ACI 3180i48 prescreve os valores que a resistência média deve superar em relação à resistência especificada Esses valores são significativos variando desde 7 MPa quando a resistência especificada é menor do que 21 MPa até 10 MPa quando a resistência especificada é maior do que 35 MPa Segundo o ACI 3180i48 e a ASTM C 9409a o atendimento à resistência especi ficada é obtido quando as duas exigências abaixo são satisfeitas a O valor médio de todos os conjuntos de três resultados de ensaios consecutivos é pelo menos igual a e b Nenhum resultado de ensaio é menor do que menos 35 MPa Deve ser relembrado que o resultado de um ensaio é a média de dois corpos de prova cilíndricos da mesma betonada ensaiados à mesma idade A média de três resul tados de ensaios consecutivos é uma média móvel Isso significa que um resultado de ensaio de número N consta em três conjuntos conforme segue N 2 N 1 N N 1 N N 1 e N N 1 N 2 Desse modo se o valor de N for muito baixo ele pode re duzir significativamente um dois ou três valores médios Em consequência disso todo o concreto representado pelos ensaios numerados de N 2 a N 2 é considerado como não atendendo à especificação Entretanto não atendimentos ocasionais às exigências da ACI 3180i48 devem ser esperados provavelmente um a cada 100 ensaios de modo que não deve haver uma rejeição automática do concreto As exigências do Eurocode 22004 se assemelham às do ACI 31808 mencionado anteriormente Um resultado de ensaio é a média das resistências de dois corpos de prova mas na norma britânica são utilizados corpos de prova cúbicos O procedimen to britânico adota o critério de resistência caracteristica que é definida como o valor da resistência abaixo do qual se admite que estejam 5 de todos os valores de ensaios A margem entre a resistência característica e a resistência média é escolhida para ob ter essa probabilidade A conformidade ao valor especificado da resistência é atingida quando os dois seguintes requisitos são cumpridos a O valor médio de quatro resultados de ensaios consecutivos supera a resistência característica especificada em 3 MPa e Capítulo 14 Dosagem de concretos 763 b Nenhum resultado de ensaio é menor do que a resistência característica especifica da menos 3 MPa São prescritas exigências semelhantes para ensaios de tração na flexão mas os va lores constantes em a e b anteriores são substituídos por 03 MPa O tema da conformidade às normas não pode ser tratado adequadamente neste li vro mas algumas observações são válidas Não é possível fazer uma distinção de forma inequívoca entre um concreto adequado ou não a menos que realizando ensaios na to talidade do concreto O objetivo dos ensaios é distinguir de forma adequada para que se obtenha um equilíbrio entre o risco de o produtor ter um bom concreto rejeitado e o risco de o consumidor aceitar um mau concreto Esse equilíbrio é determinado pela amplitude dos planos de ensaio bem como das regras utilizadas 431 Variabilidade da resistência Deve ser relembrado ver página 667 que a abscissa de qualquer ponto da curva de distribuição normal é expressa em termos do desvio padrão O e o número de corpos de prova cuja resistência difira da média mais do que kaé representado pela área pro porcional abaixo da curva normal e é apresentada em tabelas estatísticas Tabela 141 Sendo assim se a resistência média de uma amostra de corpos de prova é X e a por centagem de corpos de prova cujas resistências podem ser menores do que certo valor x ka é especificada então o valor de k pode ser obtido a partir de tabelas estatísticas e a diferença real entre a média e o mínimo ka dependerá somente do valor do desvio padrão O conforme mostrado na Figura 143 Como o consumo de cimento do concre to de determinada trabalhabilidade está relacionado à resistência média é possível ver que quanto maior for o desvio padrão maior será o consumo de cimento necessário para uma determinada resistência mínima A diferença X ka também pode ser expressa em termos do coeficiente de va riação C alx como Xl kC Os dois métodos de estimativa da resistência mínima são idênticos quando aplicados a concretos de mesma resistência média mas quando os dados obtidos para uma mistura são utilizados para prever a trabalhabilidade de uma mistura de resistência diferente o resultado dependerá de o desvio padrão ou o coeficiente de variação não serem afetados por alterações na resistência Caso o desvio padrão seja considerado como constante sabendose o valor es timado do desvio padrão O de uma mistura pode ser calculada a resistência média de qualquer outra mistura por meio da adição de um valor constante ka ao mínimo Essa diferença entre a média e o mínimo pode ser constante para o mesmo processo de produção do concreto Por outro lado caso o coeficiente de variação seja considerado N de RT Nas normas brasileiras a resistência especificada pelo projetista estrutural é are sistência característica à compressão ifck e a resistência de dosagem ifcm é a resistência média do concreto à compressão prevista para a idade de j dias ambas em MPa O fck é o valor estabelecido no projeto estrutural associado a uma probabilidade de 5 de não ser atingido conforme a NBR 61182014 versão corrigida 2014 A NBR 126552015 versão corrigida 2015 define que a resistên cia média do concreto à compressão é obtida por meio da expressão cm fck 165 x Sd onde Sd é o desvio padrão de dosagem que é estabelecido em função das condições de preparo do concreto 764 Propriedades do Concreto 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Resistência MPa Figura 143 Curvas de distribuição normal para concretos com resistência mínima supera da por 99 dos resultados de 206 MPa x e MPa MPa A 262 24 B 296 39 c 352 62 Crown copyright como constante a resistência mínima será uma proporção fixa da média Essas duas situações estão ilustradas no exemplo numérico seguinte Considerando que um concreto produzido e ensaiado sob determinadas condições possui resistência média de 25 MPa e desvio padrão igual a 4 MPa Conforme o ACI 21477 reaprovado em 1989 1418 isso representa um bom controle ver Tabela 142 O coeficiente de variação é 425 x 100 ou seja 16 Para fins de ilustração será adotado que a resistência mínima exigida é definida como a resistência superada em 99 de to dos os resultados Com o uso da Tabela 141 obtémse o valor da resistência mínima 25 233 x 4 157 MPa Tabela 142 Classificação do padrão de controle de concretos com resistências de até 35 MPa segundo o ACI 21477 reaprovado em 198914 º18 Desvio padrão MPa Padrão de controle Em obra Em laboratório Excelente 3 15 Muito bom 3 35 15 Bom 354 15 2 Razoável 4 5 2 25 Insatisfatório 5 25 Capítulo 14 Dosagem de concretos 765 Considere agora que o objetivo seja produzir sob as mesmas condições e utilizando os mesmos materiais um concreto com uma resistência mínima de 50 MPa A resis tência média a ser alcançada conforme o método do coeficiente de variação será 50 79 MPa l 233 X 016 enquanto o resultado dado pelo método do desvio padrão seria 50 233 x 4 59 MPa A relevância prática da diferença entre os dois métodos é claramente refletida no custo de produção de um concreto de 79 MPa em comparação a um concreto de 59 MPa em mesmas condições de controle Uma estimativa da diferença entre a resistência média e a resistência mínima es pecificada ou resistência característica deve ser feita no início do processo de dosagem A recomendação do ACI 21477 reaprovado em 1989 1418 não é definitiva A decisão da escolha do desvio padrão ou do coeficiente de variação como a medida de dispersão apropriada para utilização em determinada situação depende de qual das duas medi das é a mais aproximadamente constante no intervalo de resistências características dessa situação Apesar disso o ACI 21477 reaprovado em 1989 1418 inclui uma ta bela reproduzida aqui como a Tabela 142 baseada na consideração de desvio padrão constante para concretos com resistência de até 35 MPa Entretanto as discussões no Committee 214 do ACI continuam já que as opiniões estão divididas Deve ser destaca do que a conveniência dos cálculos e a simplicidade do procedimento frequentemente trazidos às discussões não são critérios adequados para a decisão sobre a utilização do desvio padrão ou do coeficiente de variação O aspecto que interessa é o comportamen to real do concreto na obra As recomendações do ACI 21477 reaprovado em 19891418 baseiamse em concre tos utilizados até meados da década de 1970 que raramente excediam 35 MPa resis tência determinada em corpos de prova cilíndricos Portanto é questionável se a abor dagem adotada por essa norma é necessariamente aplicável a concretos com resistência superior a 80 MPa sem mencionar os concretos da faixa de 120 MPa Antes de analisar a variabilidade do concreto de alta resistência pode ser interes sante considerar as alterações na forma de produção do concreto que ocorreram entre 1970 e meados da década de 1990 Não há dúvidas de que os equipamentos de dosa gem sofreram grandes aperfeiçoamentos com uma consequente redução significativa da variabilidade das quantidades dos materiais entre betonadas Como resultado é possível esperar que o desvio padrão entre os resultados dos ensaios seja menor do que no passado Por outro lado existem poucas expectativas para esperar que a variação dos resultados dentro dos ensaios ou seja aqueles decorrentes de erros do operador e da máquina de ensaio sejam menores do que a dos anos 1970 Portanto é provável que o desvio padrão geral dos resultados sejam menores mas não muito do que era que no passado É importante destacar ainda que não são os desvios padrão dentro e entre os ensaios que são aritmeticamente cumulativos e sim as variâncias Por exemplo caso o desvio padrão dentro do ensaio seja de 3 MPa e 4 MPa entre os ensaios o desvio pa drão global será 32 42v 5 MPa A redução no desvio entre ensaios para 3 MPa sem 766 Propriedades do Concreto alterar o desvio dentro do ensaio reduziria o desvio global para 32 32 425 MPa Desse modo nesse exemplo específico a redução de 1 MPa do desvio entre ensaios diminuiu somente O 75 o desvio padrão global Analisando novamente o concreto de alta resistência é sensato considerar que ele somente é produzido em centrais modernas com baixa variabilidade no processo de proporcionamento dos materiais e com mão de obra altamente qualificada Entretanto as mesmas centrais também produzem concretos de baixa e média resistência cujas variabilidades também serão menores do que as dos concretos similares produzidos na década de 1970 Concluise então que a análise da variabilidade do concreto de alta resistência que é de produção recente em relação aos concretos dos anos 1970 resulta em uma imagem distorcida A abordagem do ACI 363R921422 é reconhecer que o desvio padrão do concreto de alta resistência é constante na faixa de 35 a 48 MPa Desse modo o coeficiente de variação diminui com o aumento da resistência e conforme o ACI 363R92 o método de avaliação pelo desvio padrão parece ser o procedimento lógico para o controle de qualidade O problema do desvio padrão ou do coeficiente de variação constantes ainda é controverso mas para um nível de controle constante dados de ensaios laboratoriais bem como alguns resultados obtidos em obras têm dado respaldo para a sugestão de um coeficiente de variação constante para concretos bem adensados com diferentes proporções e resistências superiores a 10 MPa Figura 144 Por outro lado a mediana de desvios padrão para diferentes resistências características medidas em centrais de concreto na Suécia em 1975 sugeriu um desvio padrão constante Os valores reais são os seguintes 1432 Classe de resistência Desvio padrão MPa 6 20 32 25 33 5 Concreto produzido com o Cimento Portland 30 35 Cimento de elevado teor de alumina 40 37 50 34 60 33 6 4 ttt t o o 3 rtt7f1i 2 o 2 tc1torril CI 100 Resistência média Figura 144 Relação entre o desvio padrão e a resistência média de ensaios laboratoriais de corpos de prova cúbicos sendo mostrada a linha de regressão 1426 Capítulo 14 Dosagem de concretos 767 A distribuição do desvio padrão para todas as classes de concreto é mostrada na Figura 145 A norma suíça SAI 162 1989 1421 provavelmente baseada em experiência local considera que o desvio padrão é independente da resistência para resistências até 45 MPa determinadas em corpos de prova cúbicos de 200 mm Levantamentos de resultados de ensaios de uma grande quantidade de obras su gerem que a consideração de um valor constante seja para o desvio padrão ou para o coeficiente de variação em todas as idades tem validade geral para corpos de prova moldados em obras A partir da análise de Newlon sobre o problema 1430 surge que 200 180 160 140 120 til e 100 i r 80 60 40 20 o s m o 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Resistência média MPa Figura 14S Distribuição do desvio padrão em intervalos de 05 MPa para todas as classes de concreto de centrais na Suécia em 197514 2 768 Propriedades do Concreto Resistência média x MPa Figura 146 Relação entre o desvio padrão e a resistência média de corpos de prova obtidos a partir da análise de dados de obras 3º o coeficiente de variação é constante até um determinado valorlimite de resistên cia mas que para resistências mais elevadas o desvio padrão permanece constante ver Figura 146 Diferentes pesquisadores obtiveram diferentes valores para esse valorlimite o qual pode depender das condições da obra e das práticas gerais de execução Entretanto é possível sugerir algumas generalizações A Figura 146 indica que para corpos de prova cúbicos individuais o valorlimite é aproximadamente 34 MPa Para a média de dois corpos de prova cilíndricos ele é cerca de 17 MPa e um levan tamento internacional abrangendo corpos de prova cúbicos e cilíndricos ensaiados isoladamente e aos pares apresentou um valor intermediário de aproximadamente 31 MPa Os fatores que colaboraram para essas diferenças não são claros mas provavel mente a menor variabilidade dos cilindros em comparação aos cubos ver página 619 é relevante Também pode ser destacado que para a mesma resistência intrínseca a resistência do cilindro é mais baixa do que a do cubo Todos esses dados se aplicam a ensaios em uma idade estabelecida para concretos de mesma origem o aumento da idade resulta em redução do coeficiente de variação mas o desvio padrão aumenta Desse modo o nível de resistência também é relevante não somente as condições de preparo do concreto É provável que nem o desvio padrão nem o coeficiente de variação sejam cons tantes em uma grande faixa de resistências de concretos produzidos em uma mesma central Esse ponto de vista é apoiado pelo comentário do ACI 31802 148 que declara que pode haver um aumento do desvio padrão quando o nível da resistência média aumenta significativamente embora o incremento da elevação do desvio padrão pos sa ser um menor do que se fosse proporcional ao aumento da resistência A aborda gem britânica 14 11 é considerar o desvio padrão como proporcional à resistência até 20 MPa mas para resistências mais elevadas ou seja para concreto estrutural o desvio padrão é considerado como constante Entretanto na prática é melhor esta belecer relações experimentais entre a média das resistências mínimas em condições reais de obra Capítulo 14 Dosagem de concretos 769 15 6 1 0 o til O til o o 05 Cl Resistência à tração na flexão MPa Figura 147 Relação entre o desvio padrão e a resistência à tração na flexão aos 28 dias determinada em construção de pavimentos 143 Em relação à variabilidade da resistência à tração na flexão Greer 142 Lane 14 3 confirmaram resultados anteriores de que tanto o desvio padrão dentro do ensaio quanto entre os ensaios são independentes do valor da resistência à tração na flexão Um valor típico de desvio entre ensaios para um bom nível de controle é inferior a 04 MPa ver Figura 147 Controle de qualidade A partir da Figura 143 fica evidente que quanto menor for a diferença entre a resistên cia mínima e a resistência média do concreto menor será o consumo de cimento O fa tor que controla essa diferença para um concreto de determinado nível de resistência é o controle de qualidade Isso é traduzido pelo controle da variação das propriedades dos N de RT A NBR 126552015 versão corrigida 2015 estabelece que existem duas situações em relação ao desvio padrão a desvio padrão conhecido e b desvio padrão desconhecido A primei ra deve ser adotada quando o concreto for elaborado com os mesmos materiais com equipamentos similares e condições equivalentes Nesse caso o desvio padrão é fixado a partir de no mínimo 20 resultados consecutivos obtidos no intervalo de 30 dias em período imediatamente anterior e o valor adotado não deve ser menor que 20 MPa Para a segunda situação o valor do desvio padrão deve ser fixado em função das condições de preparo do concreto sendo estabelecidos 3 valores 40 MPa 55 MPa e 70 MPa O primeiro destina a obras realizadas em todas as classes de resistência do concreto devendo os materiais serem medidos em massa água de amassamento em massa ou volume com dispositivo dosador e feitas as devidas correções em função da umidade dos agregados O segundo valor é aplicado a concretos de classes CIO a C20 MPa sendo o cimento medido em massa água de amassamento em volume com uso de dispositivo dosador e agregados medidos em massa combinada com volume O terceiro valor somente pode ser aplicado a concretos de classes CIO e Cl5 com cimento medido em massa agregados em volume e a água de amassamento em volume com a quantidade corrigida em função da estimativa da umidade dos agregados 770 Propriedades do Concreto componentes da mistura e também do controle da precisão das operações que afetam a resistência ou a consistência do concreto ou seja proporcionamento mistura trans porte lançamento cura e ensaio Portanto o controle de qualidade é uma ferramenta de produção e uma de suas consequências é o desvio padrão A variação da resistência do cimento foi discutida no Capítulo 7 Em uma grande obra é possível diminuir grande parte de sua variação pela obtenção do cimento de so mente uma origem situação em que a resistência real do cimento pode ser aproveitada A influência da variação da granulometria dos agregados foi vista no Capítulo 3 e esse é um fator de especial importância quando a mistura é controlada por requisitos de trabalhabilidade Para a trabalhabilidade ser mantida constante uma alteração na granulometria pode implicar um aumento da quantidade de água e uma consequente diminuição da resistência Variações na resistência do concreto também decorrem de mistura inadequada adensamento insuficiente cura irregular e variações nos procedimentos de ensaios to dos discutidos nos capítulos anteriores portanto é evidente a necessidade de controle desses fatores Alterações no teor de umidade dos agregados a menos que cuidadosamente com pensadas pela quantidade de água adicionada também afetam seriamente a resistência do concreto Para minimizar essas alterações as pilhas de agregados devem ser dis postas de modo que seja possível o escoamento da água antes do uso e além disso o operador da betoneira deve possuir treinamento adequado para a manter a trabalhabi lidade da mistura constante Um desvio padrão pode ser atribuído a cada fator individualmente embora em alguns casos a magnitude dos efeitos individuais não possa ser determinada Como já mencionado os diversos desvios padrão são aditivos sob a forma de raiz quadrada de modo que se a1 e a2 são atribuídos a duas causas o desvio padrão resultante a é a a cr É importante lembrar que considerar o desvio padrão como uma adição aritmética pode resultar em superestimar de forma grosseira o desvio padrão global A determinação das contribuições individuais dos diversos fatores à variação global obtida por métodos estatísticos é importante para a decisão de se a adoção de medidas para a redução da variação é vantajosa economicamente ou se essa redução é despro porcionalmente pequena em relação ao custo do controle melhorado Algumas vezes o controle de qualidade é tomado como sinônimo da produção de concreto de alta resistência Isso certamente não é verdade já que o concreto de baixa resistência pode ser produzido em boas condições de controle o que de fato é pratica do no caso de estruturas de concreto massa em que a obtenção de grandes quantidades de concretos de baixo consumo de cimento com baixa variabilidade resulta em grande economia O nível de controle é avaliado pela variação nos resultados de ensaio por meio de diversas técnicas estatísticas disponíveis Por uma questão de complementação a garantia de qualidade deve ser citada Esse é um sistema de controle administrativo implementado por meio de progra mas de garantia de qualidade para fornecer meios de controle para atividades que afetam a qualidade conforme os requisitos predeterminados 147 Dessa forma a garantia da qualidade é uma ferramenta gerencial para o proprietário da estrutura mas a garantia da qualidade em si não produz concretos adequados para as condi ções dadas Capítulo 14 Dosagem de concretos 771 Fatores que controlam a dosagem Na etapa atual pode ser interessante reforçar o objetivo básico determinar as propor ções mais econômicas para um concreto que atenda aos requisitos nos estados fresco e endurecido Para alcançar esse objetivo devem ser considerados os diversos fatores da Figura 141 e deve ser seguida a sequência de decisões até a seleção final das proporções da mistura Deve ser destacado que a relação águacimento e a resistência já foram discutidas Durabilidade Já foi mencionado em mais de uma oportunidade que a seleção das proporções da mis tura não deve somente atender às exigências de resistência mas também garantir dura bilidade adequada Entretanto ainda não existe uma abordagem aceita globalmente e confiável para a seleção das proporções da mistura necessária para durabilidade em qual quer condição dada Uma razão para essa situação é a grande variedade de condições de exposição incluindo condições extremamente agressivas em áreas costeiras muito quen tes e reconhecidamente áridas Nessas áreas a proteção das armaduras contra a corrosão afeta significativamente as proporções da mistura do concreto na região do cobrimento O reconhecimento de que a exigência de durabilidade deve ser específica é atual mente amplamente aceito mas o pensamento anterior era que o concreto era ineren temente durável e que ele poderia permanecer em serviço por um longo período sem a necessidade de manutenção A máxima era concreto resistente é concreto durável Por exemplo o British Code of Practice CP 114 1948 1412 citava Nenhuma manutenção es trutural deve ser necessária para um concreto denso executado segundo esse código Até mesmo a edição de 1969 do mesmo código 1410 limitavase à seguinte afirmação Quanto maior é a severidade da exposição maior é a qualidade do concreto necessária Os fatores que influenciam a durabilidade foram discutidos nos Capítulos 10 e 11 e a partir de agora serão analisadas formas simples de especificar as proporções das misturas para se obter a durabilidade necessária A palavra simples é utilizada como reconhecimento do fato de que a penetrabilidade do concreto que desempenha papel fundamental em sua durabilidade não pode ser controlada diretamente na produção do concreto Consequentemente deve haver confiança na relação águacimento no teor de cimento na resistência à compressão e de fato qualquer um desses fatores ou até dois ou os três podem ser utilizados simultaneamente Vale a pena reafirmar que qual quer que seja a proporção escolhida o concreto deve ser passível de pleno adensamento com os meios disponíveis e esse adensamento deve ser obtido em situação real O ACI 3180i48 dedica um capítulo específico às exigências de durabilidade Em relação à exposição ao gelodegelo essa norma exige para concretos normais um valor máximo de relação águacimento e para concretos com agregados leves uma resistência mínima valores que são mostrados na Tabela 143 A razão para esse tratamento dife renciado aos dois tipos de concretos está no fato de não ser viável o controle da relação águacimento de concretos com agregados leves Além disso todos os concretos devem possuir ar incorporado especificandose o teor total de ar conforme as condições de ex posição e a dimensão máxima do agregado utilizado ver Tabela 113 As limitações nas quantidades de cinza volante e escória granulada de altoforno quando são utilizados agentes descongelantes prescritas pelo ACI 31802 são apresentadas na página 695 772 Propriedades do Concreto Tabela 143 Exigências do ACI 31802148 para concretos expostos a gelodegelo Condição de exposição Exposição à água quando ne cessária baixa permeabilidade Exposição ao gelodegelo em condições úmidas ou a agentes descongelantes Exposição a cloretos de agentes descongelantes ou respingos ou borrifos de água do mar ou necessidade de proteção contra a corrosão Relação águacimento máxima para concreto normal 050 045 040 Resistência à compressão mínima para concreto com agregados leves medida em corpos de prova cilíndricos MPa 28 31 34 As exigências sugeridas pelo US Strategic Highway Research Program1414 são mais ri gorosas do que as do ACI 31802 e a relação águacimento não deve ser maior do que 035 de forma a garantir a descontinuidade capilar na pasta de cimento após um dia de cura A norma britânica BS 523811997 contém uma elaborada classificação de condi ções de exposição e recomenda valores apropriados de relação águacimento máxima de consumo mínimo de cimento e de resistência à compressão aos 28 dias Esses valores recomendados provavelmente são inadequados em condições climáticas diferentes das temperadas e até mesmo em condições britânicas eles podem ser um tanto otimistas Uma dessas recomendações é a relação águacimento máxima de 055 consumo míni mo de cimento de 325 kgm3 e resistência característica de 40 MPa medida em corpos de prova cúbicos para utilização em concretos excepcionalmente expostos à borrifos de água do mar ou a agentes descongelantes ou a condições severas de congelamento enquanto umedecido Essas recomendações não são endossadas por este livro Todas as partes da BS 5238 foram canceladas e substituídas pela BS EN 2061 2000 e a BS 8500Partes 1 22002 N de RT No Brasil as exigências de durabilidade do concreto são estabelecidas pela NBR 61182014 versão corrigida 2014 e pela NBR 126552015 versão corrigida 2015 São estabelecidas quatro classes de agressividade ambiental e tipo de ambiente fraca rural e submersa moderada urbana forte marinha e industrial e muito forte industrial e respingos de maré Essas condi ções são associadas a exigências de relação águacimento máxima resistência característica à com pressão mínima e consumo mínimo de cimento por m3 de concreto sendo apresentados valores diferenciados para elementos em concreto armado e em concreto protendido A NBR 126552015 versão corrigida 2015 estabelece ainda exigências para três condições de exposição denominadas especiais concreto com necessidade de baixa permeabilidade à água exposição a gelodegelo em condições de umidade ou agentes químicos de degelo e exposição a cloretos provenientes de agen tes químicos de degelo sais água salgadas água do mar ou respingos ou borrifos desses agentes Nesses casos são estabelecidos valores máximos para a relação águacimento para concreto com agregado normal e mínimos de fck diferenciados para concreto com agregado normal e leve Capítulo 14 Dosagem de concretos 773 Segundo a BS 532811997 cancelada uma resistência satisfatória irá em geral garantir que os limites da relação águacimento livre e o consumo de cimento serão obti dos sem necessidade de verificações adicionais Tendo em vista a grande disponibilidade de cimentos disponíveis mundialmente essa consideração pode não ser válida e portan to não é recomendada neste livro Em especial alguns materiais cimentícios aumentam a resistência à compressão do concreto mas uma resistência mais elevada não necessa riamente contribui para a resistência ao gelodegelo ou à carbonatação 149 É bastante incerto que somente a resistência possa ser utilizada como um indicador da durabilidade Em relação ao ataque por sulfatos a BS 532811997 recomenda tanto um valor máximo para a relação águacimento quanto um consumo mínimo de cimento e tam bém especifica o tipo de cimento a ser utilizado para várias concentrações de sulfatos em água subterrânea ou no solo É possível argumentar que existe alguma incoerência entre a abordagem dessa norma em relação ao ataque por sulfatos e em relação a ou tras condições de exposição nas quais a resistência é utilizada isoladamente como uma medida de conformidade Essa situação pode muito bem decorrer da combinação de nossa compreensão inadequada do comportamento do concreto sob diversas formas de ataque aliada a dificuldades práticas de controle de todos os aspectos dos componentes do concreto e de suas proporções Para a resistência aos sulfatos o ACI 225R91 1417 prescreve uma relação águaci mento máxima entre 045 e 050 para as condições de exposição apresentadas na Tabela 10 7 Os materiais cimentícios a serem utilizados também são prescritos O consumo de cimento em si não controla a durabilidade sua importância diz res peito à relação águacimento que por sua vez influencia a resistência Além do mais ao considerar a confiança no consumo mínimo de cimento deve ser lembrado que embora ele seja expresso em kgm3 de concreto a durabilidade depende muito das propriedades da pasta de cimento hidratada Desse modo é o consumo de cimento da pasta que é relevante e o volume de pasta de cimento por unidade de volume de concreto é menor quanto maior é a dimensão máxima do agregado Em virtude disso a BS 523811997 recomenda o seguinte ajuste do teor de cimento em função da dimensão máxima do agregado O consumo especificado de cimento do concreto com agregado de dimensão máxima igual a 20 mm deve ser aumentado em 20 kgm3 quando a dimensão máxima do agregado for 14 mm e 40 kgm3 quando for 10 mm Da mesma forma quando a dimensão máxima do agregado for 40 mm o consumo de cimento pode ser diminuído em 30 kgm3 em comparação ao concreto com agregado de 20 mm Deve ser destacado que segundo a abordagem francesa o consumo de cimento é considerado inversamente proporcional à raiz quinta da dimensão máxima do agregado Isso imputa grande im portância à dimensão máxima do agregado sobre o consumo de cimento exigido Caso em razão da durabilidade seja exigida uma relação águacimento máxima mas as exigências estruturais em relação à resistência resultem em relação águacimento mais elevada não devem ser feitas especificações incompatíveis entre a resistência e N de RT em relação ao ataque por sulfatos a NBR 126552015 versão corrigida 2015 estabele ce três condições de exposição fraca modera e severa Em função das condições são especificados valores máximos de relação águacimento para concreto com agregados normais e mínimosfck diferenciados para concreto com agregado normal e leve Para condição de exposição severa é obrigatória a utilização de cimento resistente a sulfatos 774 Propriedades do Concreto a relação águacimento Em vez disso deve ser utilizada uma resistência maior para que corresponda à relação águacimento referente às exigências de durabilidade Desse modo não há risco de o produtor do concreto não atender à relação águacimento e basearse somente na resistência Essa resistência mais elevada pode ser estabelecida antes do início do projeto estrutural de modo a tirar vantagem desse valor mais elevado no dimensionamento estrutural Deve ser mencionado que se sabe pouco sobre a variabilidade da relação água cimento do concreto in sito Segundo Gaynor 1413 em obras bem controladas o desvio padrão da relação águacimento varia entre 002 e 003 Essa variabilidade elevada pode ser um reflexo do fato de que a quantidade total de água livre em uma determinada betonada não é facilmente determinada Uma razão para isso é que mesmo com a medição precisa da umidade dos agregados o resultado pode não ser representativo de toda a betonada A relação águacimento isoladamente não determina a resistência do concreto à penetração de cloretos O tipo de material cimentício utilizado exerce grande efeito so bre a penetrabilidade do concreto produzido Em especial concretos contendo tanto escória granulada de altoforno quanto sílica ativa oferecem uma resistência particu larmente boa Essa situação exemplifica a dificuldade de basear as especificações em relação à durabilidade somente na resistência O mesmo argumento se aplica ao uso isolado do consumo de cimento A natureza dos materiais cimentícios a serem utilizados é de vital importância também em outras condições de exposição Quando o concreto está sujeito a ataques químicos deve ser utilizado um tipo de cimento apropriado mas se a resistência ao ge lodegelo for o único requisito de durabilidade a escolha do tipo de cimento é determi nada por outros aspectos como por exemplo o desenvolvimento de resistência inicial ou o elevado calor de hidratação para a concretagem em tempo frio Na realidade os efeitos benéficos dos diversos materiais discutidos no Capítulo 13 devem ser aproveita dos na escolha do cimento Entretanto os limites dos teores máximos de cinza volante e escória granulada de altoforno impostos pelo ACI 31802 148 para concretos expostos a agentes descongelantes devem ser lembrados ver página 716 Devido ao tipo de cimento influenciar o desenvolvimento de resistência inicial pode ser necessária para alguns cimentos a utilização de uma baixa relação águaci mento para garantir uma resistência adequada nas idades iniciais Desse modo a resis tência o tipo de cimento e a durabilidade determinam a relação águacimento necessá ria uma das grandezas essenciais no cálculo das proporções da mistura Trabalhabilidade Até o momento foram analisadas as exigências em relação à produção de um concreto adequado no estado endurecido mas como já mencionado são de igual importância suas propriedades quando está sendo transportado possivelmente bombeado e lança do Um aspecto fundamental nesse estágio é uma trabalhabilidade adequada A seleção de proporções de misturas que não possibilitem a obtenção da trabalhabilidade apro priada anula totalmente o objetivo da dosagem racional do concreto Considerase que a trabalhabilidade depende de dois fatores O primeiro deles é a dimensão mínima da seção a ser concretada e a taxa e espaçamento da armadura O segundo é o método de adensamento a ser utilizado Capítulo 14 Dosagem de concretos 775 Está claro que quando a seção é muito esbelta e complexa ou quando existem mui tos cantos ou partes inacessíveis o concreto deve possuir alta trabalhabilidade de for ma a ser possível se obter adensamento pleno com uma quantidade razoável de esforço O mesmo se aplica quando estão presentes perfis metálicos ou elementos embutidos ou quando a quantidade e espaçamento entre as barras dificultam o lançamento e o adensamento Como esses elementos da estrutura são determinados durante o projeto a trabalhabilidade adequada deve ser garantida na seleção das proporções da mistura Por outro lado quando não há limitações a trabalhabilidade pode ser escolhida dentro de limites mais amplos mas a definição dos meios de transporte e do adensamento deve ser feita de modo coerente É importante que o método de adensamento especificado seja utilizado em toda a construção Sugestões de valores apropriados de abatimento de tronco de cone e dos meios de adensamento para vários tipos de construção são apre sentados pela BS 532811997 Uma propriedade intimamente relacionada à trabalhabilidade é a coesão Ela de pende bastante da proporção de partículas finas na mistura e em especial em concretos de baixo consumo de cimento deve ser dada atenção à granulometria dos agregados na fração mais fina da escala Em algumas situações é necessário executar diversas misturas experimentais com diferentes proporções de agregados miúdos e graúdos para encontrar a mistura com coesão mais adequada Embora toda mistura deva ter coesão de modo que seja obtido um concreto uni forme e bem adensado a importância exata da coesão varia Por exemplo quando o concreto deve ser transportado sem agitação por longas distâncias ou lançado por meio de uma calha ou passar entre a armadura possivelmente para alcançar um canto ina cessível é essencial que a mistura seja realmente coesa Nos casos em que as condições tenham menor probabilidade de ocasionar segregação a coesão tem menor importân cia mas um concreto que facilmente sofra segregação nunca deve ser utilizado Dimensão máxima do agregado No concreto armado a maior dimensão possível do agregado a ser utilizado depende da dimensão da seção do elemento e do espaçamento da armadura Tendo isso em men te em geral é considerado desejável o uso do agregado com a maior dimensão possível Entretanto parece que a melhora das propriedades do concreto com o aumento da dimensão do agregado não se estende além de cerca de 40 mm de forma que o uso de dimensões maiores pode não ser vantajoso ver página 180 Em especial em concretos de alto desempenho o uso de agregados maiores do que 10 a 15 mm é contraproducente ver página 706 Além do mais o uso de dimensões maiores implica que um maior número de pilhas de agregados deve ser mantido e então as operações de proporcionamento se tornam mais complicadas Isso pode ser antieconômico em obras pequenas mas onde grandes quantidades de concreto serão lançadas o custo de manuseio adicional pode ser equili brado pela redução do consumo de cimento do concreto N de RT A NBR 89532015 classifica os concretos segundo sua consistência medida pelo abatimento ou por métodos específicos no caso de concreto autoadensável e lista aplicações típicas para cada classe de consistência 776 Propriedades do Concreto A escolha da dimensão máxima também pode ser regida pela disponibilidade e pelo custo dos materiais Por exemplo quando várias dimensões são separadas por pe neiramento em geral é preferível não rejeitar a maior dimensão desde que seja garan tido que atenda aos aspectos técnicos Granulometria e tipo de agregado A maioria das observações da seção anterior se aplica à granulometria do agregado devido ao uso do material disponível no local ser com frequência mais econômico mesmo que ele requeira uma mistura mais rica desde que seja garantido que resulte em concreto sem segregação do que trazer de uma longa distância um agregado de melhor distribuição granulométrica Deve ser reforçado várias vezes que embora existam algumas exigências em rela ção a uma boa curva granulométrica não existe curva ideal e que um excelente concreto pode ser produzido com uma grande variação de granulometrias de agregados A granulometria influencia as proporções do concreto para uma determinada tra balhabilidade e relação águacimento Quanto mais grossa for a granulometria mais magro o concreto que pode ser utilizado mas isso é verdadeiro somente dentro de cer tos limites pois uma mistura de consumo muito baixo não será coesa sem uma quanti dade mínima de material fino Entretanto é possível inverter o sentido da escolha se o consumo de cimento é fixa do por exemplo uma mistura magra pode ser essencial para concreto massa deve ser selecionada uma granulometria com a qual o concreto com determinadas proporções de águacimentoagregados e trabalhabilidade adequada possa ser produzido Certamente há limites de granulometria fora dos quais não é possível a produção de um bom concreto A influência do tipo do agregado também deve ser considerada devido a sua tex tura superficial forma e propriedades relacionadas influenciarem a relação agregado cimento para uma trabalhabilidade desejada e para uma determinada relação água cimento Portanto ao dosar um concreto é essencial conhecer de antemão que tipo de agregado está disponível Uma característica importante de um agregado satisfatório é a uniformidade de sua granulometria No caso de agregados graúdos isso é obtido de maneira relativa mente fácil pelo uso de pilhas separadas para cada fração Entretanto é necessária uma considerável atenção na manutenção da uniformidade da granulometria do agregado miúdo e isso é especialmente importante quando a quantidade de água da mistura é controlada pelo operador da betoneira com base em uma trabalhabilidade constante Uma alteração súbita em direção à granulometria mais fina requer mais água para a manutenção da trabalhabilidade resultando em uma menor resistência da betonada em questão O excesso de agregado miúdo também impossibilita o adensamento pleno do concreto e resulta em diminuição da resistência Portanto enquanto a especificação de limites muito rigorosos para a granulome tria do agregado pode ser excessivamente restritiva é essencial que a granulometria apresente variações somente dentro de limites especificados entre as betonadas N de RT Concreto magro ou concreto pobre são designações adotadas para concretos com baixos consumos de cimento Capítulo 14 Dosagem de concretos 777 Consumo de cimento Todos os fatores considerados até o momento incluindo a relação águacimento irão determinar entre si a relação agregadocimento ou o consumo de cimento do concreto Para a obtenção de uma ideia clara das diversas influências deve ser consultada nova mente a Figura 141 A escolha do consumo de cimento é feita tanto com base na experiência quanto alternativamente por gráficos e tabelas preparadas a partir de exaustivos ensaios labo ratoriais Essas tabelas não são nada mais do que uma orientação para as proporções necessárias do concreto já que são aplicadas plenamente somente para os agregados utilizados para sua obtenção Além do mais as proporções recomendadas geralmente são baseadas em granulometrias de agregados que se mostraram satisfatórias Quando é necessário um afastamento significativo dessas granulometrias pode ser útil conside rar algumas regras estabelecidas ainda nos anos 1950 Uma delas é quando existe um excesso de partículas menores do que 600 µm a quantidade de material passante na peneira de 4 76 mm deve ser diminuída em até 10 do agregado total Por outro lado quando há um excesso de partículas entre 120 e 476 mm a quantidade de agregado miúdo deve ser aumentada Entretanto o agregado miúdo com excesso de partículas entre 120 mm e 4 76 mm produz misturas ásperas que podem exigir maior quantidade de cimento para a obtenção da trabalhabilidade adequada Ao comparar diversas misturas em algumas situações é conveniente converter de forma rápida a relação agregadocimento em consumo de cimento ou viceversa e a Figura 148 torna essa operação bastante fácil Proporções da mistura e quantidades por betonada Com a relação águacimento e consumo de cimento conhecidos não há dificuldade na determinação das proporções do cimento da água e dos agregados Na prática o agrega do é fornecido em pelo menos duas pilhas e as quantidades de agregados de cada dimen são devem ser fornecidas separadamente Isso não representa problema pois ao buscar uma granulometria adequada já foram calculadas as proporções das diferentes frações do agregado Os detalhes dos cálculos são apresentados no exemplo da página 782 Para fins práticos as quantidades de materiais são dadas em kg por betonada Quan do o cimento é fornecido a granel optase pela dosagem dos materiais de um modo que a soma de suas quantidades seja igual à capacidade da betoneira Quando o cimento é for necido em sacos e não existe possibilidade de pesagem é preferível determinar as quan tidades de materiais por betonada de forma proporcional a um saco ou múltiplos intei ros disso A massa de cimento é então conhecida com precisão Em casos excepcionais pode ser utilizado meio saco mas outras frações não podem ser determinadas de modo confiável e não devem ser utilizadas Os tamanhos dos sacos são fornecidos na página 7 Caso um concreto com determinadas proporções seja modificado pelo uso de um aditivo são necessárias algumas alterações na quantidade de alguns componentes Um princípio importante é manter o volume de agregado graúdo por unidade de volume de concreto e ajustar somente o volume de agregados miúdos Isso é feito por meio da alteração da quantidade de agregado miúdo com base no volume absoluto por uma quantidade igual e oposta dos volumes de água ar incorporado e cimento A parte lí quida de qualquer aditivo é considerada como parte da água de amassamento o 2 4 i 00 Íj oº o 6 8 Relação agregadocimento em massa 10 12 o 100 200 300 400 Consumo de cimento kgm3 Figura 148 Gráfico para conversão da relação agregadocimento e consumo de cimento 500 600 00 o o o Q V Q o n o n 8 Capítulo 14 Dosagem de concretos 779 Cálculo pelo volume absoluto O procedimento descrito até o momento resultou na determinação da relação água cimento e do consumo de cimento ou da relação agregadocimento e também das pro porções relativas dos agregados de diversas dimensões mas não resultou no volume do concreto plenamente adensado produzido com esses materiais Esse volume é obtido por um cálculo simples utilizandose o procedimento conhecido como método dos vo lumes absolutos que considera que o volume do concreto adensado é igual à soma dos volumes de todos os componentes É usual o cálculo das quantidades dos materiais para a produção de 1 m3 de con creto Portanto se Ag C A e P são respectivamente as quantidades em massa neces sárias de água cimento agregado miúdo e agregado graúdo temse para 1 m3 Ag C A P 1 1000 1ooorc 1ooor 1000yp onde Yc Y e Yp representam a massa específica de cada material Os cálculos da dosagem resultam nos valores de ac ca p e ap a partir dos quais podem ser obtidos os valores de A C a e p Quando é utilizado um material cimentício adicional possivelmente com massa es pecífica diferente do cimento Portland ou quando são utilizados agregados graúdos ou miúdos de mais de um tipo são adicionados termos respectivos às expressões No uso de ar incorporado e considerando ar como sua porcentagem do volume de concreto esse valor deve ser diminuído do volume total resultando em 1 iJ0 Nas expressões anteriores C representa o consumo de cimento em kgm3 e Ag o teor de água em 1m3 que não deve ser confundido com a relação águacimento Caso o agregado contenha um teor de umidade livre h expresso como um percen tual da massa de agregado seco M a quantidade de água a ser adicionada e a massa de agregado úmido devem ser ajustados A massa de água livre contida no agregado deve ser somada à massa de agregado seco portanto a massa de agregado úmido será Mh M 1dh A massa de água contida no agregado será ag M 11 M e deverá ser descontada da quantidade total de água ou seja a água a ser adicionada será Ag ªg Em geral cada agregado possui um teor de umidade diferente e as correções de vem ser aplicadas a cada um deles A determinação do teor de umidade dos agregados pode ser dispensada nos ca sos de produção de concretos de baixa resistência desde que sua granulometria seja N de RT Também é usual a expressão do traço em massa em relação à unidade de cimen to traço unitário conforme segue 1 a p ale onde 1 é a massa de cimento a a massa de areia p a massa de brita e ale a relação águacimento em massa O consumo de cimento por m3 de concreto é calculado com base no volume absoluto dos materiais segundo a expressão C lOOO onde C é o consumo de cimento em kgm3 de concreto e Jc r r respecti l L ale Ye Ya Yp vamente massa específica do cimento da areia e da brita kgdm Após a obtenção do consumo de cimento as quantidades dos demais materiais são obtidas pela multiplicação desse valor por ap e ale 780 Propriedades do Concreto razoavelmente constante e a dosagem dos materiais seja feita em massa Sob essas cir cunstâncias uma alteração na trabalhabilidade causada pela variação da umidade do agregado pode ser prevenida por um operador de betoneira experiente capaz de ajustar a quantidade de água adicionada para que a trabalhabilidade avaliada por experiência permaneça constante Dessa forma a relação águacimento permanece razoavelmente constante Entretanto deve ser ressaltado que se um concreto com determinadas pro porções precisa ser produzido de forma uniforme é essencial a determinação precisa de todos os componentes incluindo a umidade dos agregados No caso do proporcionamento dos materiais em volume não é necessária a corre ção relativa à umidade do agregado graúdo mas o inchamento do agregado miúdo ver página 140 deve ser considerado A quantidade de água adicionada deve ser ajustada pelo operador da betoneira de modo similar à dosagem em massa Misturas de agregados para obtenção de granulometria padrão Apesar de não haver uma granulometria ideal aspecto citado diversas vezes pode ser desejável ou necessário dosar os materiais disponíveis de forma que a granulometria do agregado misturado seja semelhante a uma curva específica ou que se enquadre em determinados limites Isso pode ser realizado de forma analítica ou gráfica mas ambos os procedimentos são mais bem compreendidos por meio de exemplos Nesses exemplos foi considerado que todos os agregados possuem a mesma massa específica Entretanto a composição física do concreto foi baseada em proporções volu métricas Concluise então que se as massas específicas das diferentes frações apresenta rem diferenças significativas entre si as proporções necessárias devem ser ajustadas Essa consideração é necessária para o cálculo das proporções de concretos com agregados leves quando são utilizados agregados graúdos leves e agregados miúdos normais Considerando que a granulometria de um agregado miúdo e de dois agregados graúdos apresentadas na Tabela 144 devem ser combinadas para se aproximar da granulometria mais grossa da Figura 315 curva 1 Nessa curva 24 do material total é passante na peneira de 475 mm e 50 na peneira de 190 mm Considerase agora x y e z como as proporções de agregado miúdo de material entre 190 e 4 75 e de material entre 38 1 a 190 mm Sendo assim para atender à condi ção de que 50 do agregado combinado seja passante na peneira de 190 mm temse 10x 099y 013z 05x y z A condição de que 24 do material combinado passe na peneira de 4 75 mm pode ser escrita como 099x 005y 002z 024x y z N de RT A NBR 126552015 versão corrigida 2015 restringe a medida volumétrica dos agregados para concretos preparados no próprio canteiro de obras e somente para concretos não estruturais de classe CIO e C15 Os materiais para concretos estruturais de classe C20 devem ser dosados em massa ou massa combinada com volume Para concretos de classe C25 e superiores os materiais devem ser medidos em massa Tabela 144 Exemplo de mistura de agregados para a obtenção de uma granulometria padrão Porcentagem acumulada passante Dimensão da peneira mm ou µm 38l 190 950 475 236 118 600 300 150 Agregado miúdo 190 a 475 mm 381a190 mm 1 x 1 2 x 094 3 x 259 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 100 100 100 100 94 259 453 100 99 13 100 93 34 227 100 33 8 100 31 21 152 99 5 2 99 5 5 109 76 o o 76 o o 76 58 58 58 40 40 40 12 12 12 2 2 2 Granulometria do agregado combinado 7453 8 100 50 34 24 17 13 9 3 12 n 11 1J e o o o 3 o n o i n o 00 782 Propriedades do Concreto A partir das duas equações se obtém xyz 1 094259 ou seja os três agregados estão combinados nas proporções 1 094259 Para obter a granulometria final do agregado combinado multiplicamse as colu nas 1 2 e 3 da Tabela 144 por 1 094 e 259 respectivamente e os resultados são mostrados nas colunas 4 5 e 6 Somamse as três colunas coluna 7 e dividese a soma por 1 094 259 453 O resultado apresentado na coluna 8 é a granulo metria do agregado combinado A granulometria é dada com precisão de 1 já que devido à variabilidade dos materiais uma precisão maior não faz sentido A Figura 149 mostra a granulometria do agregado combinado juntamente com a curva padrão buscada Existem desvios visíveis e eles são de fato inevitáveis devido ao ajuste à curva padrão ser possível em geral somente em pontos específicos O método gráfico é mostrado na Figura 1410 Os dois agregados graúdos são combinados em primeiro lugar utilizandose a porcentagem passante na peneira de 190 mm como critério A porcentagem passante está marcada em três lados de um quadrado Os valores para os dois agregados graúdos são inseridos em dois lados opostos e os pontos correspondentes à mesma peneira são unidos por linhas retas É traçada uma linha vertical pelo ponto onde a linha que une os valores de 190 mm intercepta a linha horizontal que representa a porcentagem correta de agregado menor do que 190 mm No exemplo 50 24 26 partes de agregado maior do que 950 mm passam na peneira de 190 mm enquanto 50 partes devem ficar retidas Portanto a relação é 2650 26 ou 34 de todo o agregado graúdo Uma linha horizontal é então traçada pelo ponto correspondente a 34 à interseção da linha 190 mm em A Uma linha vertical pelo ponto A resulta na quantidade de material de 190 a 4 75 mm expressa como uma porcentagem do total de agregado graúdo Na Figura 14 IOa esse valor é 24 A linha vertical também mostra a granulome tria dos agregados graúdos combinados sendo misturados de forma similar ao agre gado miúdo Figura 14 IOb Obtêmse 22 partes de agregado miúdo para serem O ã 60 tHI a l u 40 1rjtrt t1 20 iGran n lome tr iarealtt1 1 Grannlometria padrão O Lc1LLJ 75 150 300 600 120 236 475 950 190 381 Peneiras mm ou µm Figura 149 Granulometria do agregado exemplificado na Tabela 144 100 80 60 40 20 o 100 80 60 40 20 o Capítulo 14 Dosagem de concretos 783 100 80 60 40 20 o mm mm 38 1 38 1 190 950 100 950 e maior 475 236 1 18 80 38 1 60 40 20 o 38 1 Dimensão 600 µm kt1I 190 300 1ttçcfoe µm 950 150 475 11m 236 b Mistura a com agregados miúdos e menor 100 80 60 40 20 o 100 80 60 40 20 o Figura 141 O Método gráfico para mistura de agregados exemplo da Tabela 144 misturadas a 78 partes de agregados maiores do que 475 mm O agregado é então proporcionado como 2224100 x 7876100 ou seja 1085169 A linha vertical pelo ponto B Figura 14IOb resulta na granulometria combinada do agregado obtida pela mistura dos três materiais na relação 1 085269 Esse resultado está de acordo com a granulometria obtida anteriormente de forma analítica mas os dois métodos são aproximações baseadas nas quantidades passantes em somente duas peneiras específicas É possível representar em uma figura semelhante à 14lOb faixas para granu lometrias padrão Como toda linha vertical representa uma granulometria possível é fácil ver se uma granulometria dentro dessas faixas pode ou não ser obtida A variação de proporções é dada por um ponto semelhante a B correspondente a qualquer linha vertical escolhida 784 Propriedades do Concreto Método americano de dosagem O ACI 211191 145 descreve um método de dosagem de concretos contendo cimento Portland isoladamente ou com outros materiais cimentícios e também com aditivos Deve ser ressaltado que o método fornece uma primeira aproximação das proporções dos materiais a serem utilizados em misturas experimentais Em essência o método do ACI 211191 consiste em uma sequência de passos lógicos e diretos que levam em conta as características dos materiais a serem utilizados Os passos serão descritos a seguir Passo 1 Escolha do abatimento No momento da dosagem o abatimento deve ser determinado em função das exigên cias da obra Deve ser destacado que o abatimento não deve ser especificado somente por um valor mínimo mas também por um valor máximo Essa determinação vem da necessidade de evitar a segregação quando o concreto sem a especificação de um limite máximo apresentar água em excesso Passo 2 Escolha da dimensão máxima do agregado Isso também deve ser decidido em geral pelo projetista estrutural considerando a geo metria do elemento estrutural e o espaçamento da armadura ou alternativamente em função da disponibilidade Passo 3 Estimativa da quantidade de água e teor de ar Como discutido no Capítulo 4 a quantidade de água necessária à obtenção de um de terminado abatimento depende de vários fatores dimensão máxima do agregado sua forma textura e granulometria teor de ar incorporado uso de aditivos plastificantes ou redutores de água e a temperatura do concreto Devem ser utilizadas tabelas que relacionam o abatimento a essas propriedades a menos que haja experiência anterior Uma dessas tabelas é a Tabela 41 Como alternativa podem ser utilizados valores su geridos pela ACI 211191 145 e uma seleção deles é apresentada na Tabela 145 Para uso prático devem ser considerados as observações e os comentários constantes no ACI 211191 não reproduzidos neste livro Os valores da Tabela 145 são típicos para agregados angulosos de formas adequa das que têm o que se pode chamar de boa granulometria Pode ser esperada uma re dução aproximada de 18 litros de água por m3 de concreto sem ar incorporado quando o agregado graúdo é arredondado e de 15 litros para concretos com ar incorporado Os aditivos redutores de água e ainda mais os superplastificantes irão reduzir significati vamente os valores de água fornecidos na Tabela 145 Deve ser lembrado que a parte líquida dos aditivos constitui parte da água de amassamento A Tabela 145 também apresenta os valores para a quantidade esperada de ar apri sionado que são úteis para a determinação da massa específica do concreto adensado e do rendimento 145 Passo 4 Seleção da relação águacimento Existem dois critérios para a seleção da relação águacimento resistência e durabilida de Em relação à resistência à compressão o valor médio buscado deve exceder a resis tência mínima especificada em uma margem apropriada ver página 762 O termo N de RT a NBR 126552015 versão corrigida 2015 estabelece que a escolha do tipo de con creto consistência dimensão máxima do agregado e outras propriedades é responsabilidade do profissional responsável pela execução da obra Capítulo 14 Dosagem de concretos 785 Tabela 145 Demandas aproximadas de água de amassamento e do teor de ar para diferentes abatimentos e dimensões nominais de agregados apresentadas no ACI 211191 reaprovado em 2002 3 Agua IJm de concreto por dimensão máxima de agregado Abatimento mm 95 125 19 25 375 50 75 150 Concreto sem ar incorporado 25 a50 207 199 190 179 166 154 130 113 75 a 100 228 216 205 193 181 169 145 124 150al75 243 228 216 202 190 178 160 Quantidade de ar aprisionado 3 25 2 15 1 05 03 02 Concreto com ar incorporado 25 a50 181 175 168 160 150 142 122 107 75 a 100 202 193 184 175 165 157 133 119 150al75 216 205 197 184 174 166 154 Teor total de ar para Melhoria da trabalhabilidade 45 40 35 30 25 20 15 10 Exposição moderada 60 55 50 45 45 40 35 30 Exposição severa 75 70 60 60 55 50 45 40 cimento significa o total de material cimentício utilizado e sua escolha é determinada por diversos fatores como desenvolvimento de calor velocidade de ganho de resistência e resistência a diversos tipos de ataques de modo que o tipo de cimento composto a ser utilizado deve ser selecionado no início do processo de dosagem A relação entre a resistência e a relação águacimento deve ser estabelecida para o cimento a ser utilizado na obra abrangendo certa amplitude de resistências Quanto à durabilidade a relação águacimento pode ser especificada pelo projetis ta estrutural ou por uma norma de projeto apropriada O aspecto vital é que a relação águacimento escolhida seja a menor dos dois valores derivados das exigências de resis tência e durabilidade Quando são utilizados diferentes materiais cimentícios devese lembrar de que possuem valores diferentes de massa específica Os valores comuns são 315 gcm3 para o cimento Portland comum 290 gcm3 para a escória granulada de altoforno e 230 gcm3 para a cinza volante Passo 5 Cálculo do consumo de cimento O resultado dos passos 3 e 4 fornece de forma direta o consumo de cimento ou seja a quantidade de água dividida pela relação águacimento Entretanto caso por exigên cias de durabilidade haja um requisito de determinado consumo mínimo de cimento deve ser utilizado o maior dos dois valores N de RT A NBR 126552015 versão corrigida 2015 estabelece que cabe ao profissional res ponsável pelo projeto estrutural a especificação dos requisitos de durabilidade da estrutura 786 Propriedades do Concreto Ocasionalmente em função de aspectos de liberação de calor a especificação esta belece um consumo máximo de cimento e isso deve ser observado de maneira inques tionável A liberação de calor tem importância especial em obras de concreto massa e a dosagem desse tipo de concreto é tratado de forma separada no ACI 211191 145 Passo 6 Estimativa do teor de agregado graúdo Nesse ponto é feita a consideração de que a relação ótima entre o volume solto do agregado graúdo e o volume total de concreto depende somente da dimensão máxima do agregado e da granulometria do agregado miúdo A forma das partículas do agrega do graúdo não entra de modo direto nessa relação já que por exemplo um agregado britado possui maior volume solto para a mesma massa ou seja menor massa unitária do que agregados bem arredondados Dessa forma o fator de forma é automaticamente considerado na determinação da massa unitária A Tabela 146 apresenta valores para o volume ótimo de agregado graúdo quando utilizados com agregados miúdos de di ferentes módulos de finura ver página 161 Esse volume é transformado em massa de agregado graúdo por m3 de concreto pela multiplicação do valor tabelado pela massa unitária compactada do agregado em kgm Passo 7 Estimativa do teor de agregado miúdo Nessa etapa a massa de agregado miúdo é a única quantidade ainda não determinada O volume absoluto dessa massa pode ser obtido pela subtração da soma dos volumes absolutos de água cimento ar incorporado e agregado graúdo do volume de concreto ou seja 1 m3 O volume absoluto de cada componente é igual à massa dividida pela massa específica do material em kgm O volume absoluto do agregado miúdo é convertido em massa pela multiplicação desse volume pela massa específica do agregado miúdo Como alternativa a massa de agregado miúdo pode ser obtida diretamente pela subtração da massa total dos demais componentes da massa de uma unidade de volume Tabela 146 Volume de agregado graúdo por unidade de volume de concreto 145 Volume de material compactado por unidade de volume de concreto Dimensão máxima para agregados miúdos com módulos de finura de do agregado mm 240 260 280 300 95 050 048 046 044 125 059 057 055 053 19 066 064 062 060 25 071 069 067 065 375 075 073 071 069 50 078 076 074 072 75 082 080 078 076 150 087 085 083 081 Os valores dados produzirão um concreto com trabalhabilidade adequada para obras de concreto armado Para concretos menos trabalháveis ou seja aqueles utilizados em construção de pavimentos rodoviários os valores podem ser aumentados em cerca de 10 Para concretos mais trabalháveis como os bombeados os valores podem ser reduzidos em até 10 Capítulo 14 Dosagem de concretos 787 de concreto caso esse valor possa ser estimado a partir da experiência Esse método é um pouco menos preciso do que o método do volume absoluto Passo 8 Ajustes das proporções Como em qualquer processo de dosagem devem ser realizadas misturas experimentais Sugestões baseadas na prática para ajustes da mistura são fornecidas pelo ACI 2111 91 145 Em termos gerais é importante lembrar que se a trabalhabilidade precisa ser alterada mas a resistência mantida constante a relação águacimento deve permanecer constante Podem ser feitas alterações na relação agregadocimento ou caso existam agregados adequados disponíveis na granulometria do agregado A influência da gra nulometria na trabalhabilidade foi discutida no Capítulo 3 Da mesma forma alterações na resistência mas não na trabalhabilidade são feitas por variações da relação águacimento mantendo constante o teor de água da mistura Isso implica que a alteração da relação águacimento deve ser acompanhada por uma alteração na relação agregadocimento de modo que a relação seguinte é aproximada mente constante água água cimento agregado O método de dosagem do ACI pode ser facilmente preparado para uso computa cional e um exemplo de cálculo manual é apresentado nesta seção Exemplo É exigida a produção de um concreto com resistência média à compressão determinada em corpos de prova cilíndricos de 35 MPa aos 28 dias e abatimento de 50 mm com a utilização de cimento Portland comum A dimensão máxima do agregado anguloso de forma adequada é 20 mm com massa unitária igual a 1600 kgm3 e massa específica igual a 2640 kgm3 O agregado miúdo disponível possui módulo de finura igual a 260 e massa específica igual a 2580 kgm3 Não há exigência para ar incorporado Para apre sentar o exemplo completo todos os passos até mesmo os óbvios estão apresentados Passo 1 Especificação de abatimento de 50 mm Passo 2 Especificação da dimensão máxima do agregado igual a 20 mm Passo 3 Obtenção da demanda de água na Tabela 145 para abatimento 50 mm e dimen são máxima do agregado igual a 20 mm resultando em 190 litros por m3 de concreto Passo 4 Com base em experiência anterior estimase que a relação águacimento de 048 resulte em concretos com resistência à compressão de 35 MPa determinada em corpos de prova cilíndricos Não há exigências especiais em relação à durabilidade Passo 5 O consumo de cimento é 190048 395 kgm3 Passo 6 Na Tabela 146 utilizando um agregado miúdo com módulo de finura de 260 o volume de agregado graúdo compactado de dimensão máxima igual a 20 mm é 064 Considerando que a massa unitária do agregado graúdo é 1600 kgm3 a massa de agre gado graúdo é 064 x 1600 1020 kgm3 N de RT A Associação Brasileira de Cimento Portland ABCP publicou uma adaptação do método de dosagem do ACI às condições brasileiras É a publicação ET67 Parâmetros de dosa gem do concreto de autoria de Públio PF Rodrigues publicada inicialmente em 1981 788 Propriedades do Concreto Passo 7 Para determinar a massa de agregado miúdo inicialmente é calculado o volu me dos demais componentes Os valores são os seguintes Volume de água 1901000 Volume absoluto de cimento adotando a massa específica de 3150 kgm3 3953150 Volume absoluto de agregado graúdo 10202640 Volume de ar aprisionado Tabela 145 002 x 1000 Portanto o volume total de todos os componentes fora o agregado miúdo Assim o volume de agregado miúdo 1000 O 732 Portanto a massa de agregado miúdo é 0268 x 2580 0190m3 0126m3 0396m3 0020m3 0732 m3 0268 690 kgm3 A partir dos diversos passos podem ser listadas as massas estimadas de cada com ponente em kg por m3 de concreto Água Cimento Agregado graúdo seco Agregado miúdo seco Sendo então a massa específica do concreto igual a Dosagem de concreto com abatimento zero 190 395 1020 690 2295 kgm3 O método de dosagem do ACI 211191 145 é proposto para utilização em concretos com abatimento mínimo de 25 mm Para concretos com abatimento zero são necessárias algumas modificações apresentadas no ACI 211375 revisado em 1987 reaprovado em 1992 144 A principal modificação é em relação à demanda de água apresentada na Tabela 145 Os valores dessa tabela para concretos com abatimento entre 75 e 100 mm são tomados como referência Atribuindo um valor relativo de 100 a esses valores de re ferência a demanda de água para outras trabalhabilidades pode ser considerada como uma porcentagem apresentada na Tabela 14 7 Existem três categorias reconhecidas de concretos com abatimento zero extremamente seco muito rijo e rijo A mesma tabela também apresenta os valores de demanda de água para trabalhabilidades mais elevadas A segunda modificação no procedimento do ACI 211191 com o objetivo de do sagem de concretos com abatimento zero está nos valores do volume de agregado graú do solto por unidade de volume de concreto Os valores dados na Tabela 146 devem ser multiplicados pelos fatores listados na Tabela 148 Detalhes adicionais são fornecidos no ACI 211191 O procedimento de dosagem de concretos com abatimento zero é similar aos descritos anteriormente Dosagem para concreto fluido Devem ser feitos alguns comentários sobre o concreto fluido Em primeiro lugar o con creto fluido é descrito pela ASTM C 101707 como um concreto coeso com abatimen to maior que 190 mm Em geral o concreto fluido possui abatimento de 200 mm ou Capítulo 14 Dosagem de concretos 789 Tabela 147 Demanda relativa de água de amassamento para concretos com diferentes trabalhabilidades 144 Trabalhabilidade Valor relativo Fator de da demanda Consistência Abatimento mm Tempo Vebe s compactação de água Extremamente seca 3218 78 Muito rija 1810 070 83 Rija 025 105 075 88 Rija plástica 2575 53 085 92 Plástica referência 75125 30 090 100 Fluida 125175 095 106 Tabela 148 Fatores aplicáveis ao volume de agregado graúdo calculado segundo a Tabela 146 para concretos de diferentes trabalhabilidades 144 Fator para dimensão máxima do agregado igual a Consistência lOmm 12Smm 20mm 25mm 40mm Extremamente seca 190 170 145 140 130 Muito rija 160 145 130 125 125 Rija 135 130 115 115 120 Rija plástica 108 106 104 106 109 Plástica referência 100 100 100 100 100 Fluida 097 098 100 100 100 espalhamento de 510 a 520 mm ou fator de compactação de 096 a 098 No processo de dosagem é interessante obter inicialmente um concreto com abatimento de 75 mm com o abatimento mais elevado sendo obtido com o uso de aditivo superplastificante Quando corretamente dosado o concreto fluido apresenta baixa exsudação ou segre gação e nenhuma segregação fora do usual Para garantir essas propriedades devem ser evitados agregados graúdos altamente angulosos lamelares ou alongados Em relação ao agregado miúdo o aumento de 5 em relação ao teor habitual com a correspon dente redução do agregado graúdo contribui para a coesão da mistura Quando o agre gado miúdo é muito grosso pode ser necessário um aumento ainda maior em seu teor A redução do teor de água deve ser considerada no cálculo do rendimento Um procedimento alternativo46 para garantir a coesão do concreto fluido é sele cionar o teor de agregado miúdo de modo que a massa total de partículas menores do que 300 µm no agregado juntamente com a massa de material cimentício seja maior do que 450 kg por m3 de concreto quando a dimensão máxima do agregado for 20 mm Para agregado com dimensão máxima de 40 mm o teor de material ultrafino deve ser de 400 kgm3 Em vez de prescrever o teor de ultrafinos em relação ao teor de cimento da mistura a prescrição pode ser feita em função da dimensão máxima do agregado 790 Propriedades do Concreto Nesse sentido a norma italiana para concreto dosado em central a UNI 71631979 1434 especifica que 450 kg por m3 de concreto de todo o material deve ser menor do que 250 µm quando a dimensão máxima do agregado for 15 mm e 430 kgm3 quando essa dimensão for 20 mm Deve ser mencionado que o concreto fluido é bastante adequado ao bombeamento já que oferece menor resistência do que o concreto de abatimento normal de forma que a taxa de bombeamento pode ser aumentada e é possível alcançar grandes distâncias de bombeamento O concreto fluido é vantajoso para utilização em lançamentos de grandes volumes pois com a utilização de um aditivo superplastificante podem ser combinados baixos consumos de cimento e água de forma que tanto a liberação de calor quanto a retração podem ser mantidas baixas O uso de aditivo superplastificante retardador Tipo G segundo a ASTM 49410 pode ser vantajoso Dosagem de concretos de alto desempenho Na Tabela 135 foram apresentados detalhes de diversos traços de concretos de alto desempenho Entretanto ainda não foi desenvolvido um procedimento sistemático de dosagem de concretos de alto desempenho Entre as razões para isso está o fato de que ainda foram executadas poucas estruturas com concreto de alto desempenho e cada uma delas envolvia materiais específica e especialmente selecionado Para a utilização futura do concreto de alto desempenho a discussão apresentada no Capítulo 13 em relação à compatibilidade entre cimento e superplastificante e a influência dos diversos materiais cimentícios em especial a sílica ativa nas propriedades do concreto resultante é de grande importância Apesar da falta de um método de dosagem de concreto de alto desempenho acei to alguns comentários específicos podem ser feitos Como a trabalhabilidade pode ser controlada por uma dosagem apropriada de superplastificante a quantidade de água deve ser escolhida em função da relação águacimento necessária para os requisitos de resistência Para controlar a retração deve ser evitado o consumo excessivo de material cimentício e um valor entre 500 e 550 kgm3 com 10 sendo de sílica ativa é um valor máximo recomendável Em relação ao cimento Portland são preferíveis os de maior finura A absoluta necessidade de compatibilidade entre o cimento Portland e o aditivo superplastificante já foi enfatizada Caso seja necessário o uso de ar incorporado as proporções da mistura devem ser modificadas por tentativas 1415 Algum auxílio para a dosagem de concreto de alto desempenho pode ser obtido no ACI 21l4R93 1416que é voltado para concretos com resistência à compressão deter minada em corpos de prova cilíndricos entre 40 e 80 MPa Neste livro até mesmo esse último valor é considerado como abaixo do que é tido como concreto de alto desempe nho Apesar disso alguns pontos merecem destaque Inicialmente a resistência especificada de concretos de alto desempenho é algumas vezes requerida em idades bastante superiores a 28 dias Isso deve ser claramente con siderado ao analisar o critério de resistência Em segundo lugar em alguns casos a exi N de RT O livro Concreto de alto desempenho PINI 2000 de PierreClaude Aitcin tradu zido por Geraldo G Serra apresenta um método de dosagem de concreto de alto desempenho Além desta existem outras publicações que tratam da dosagem desse tipo de concreto Capítulo 14 Dosagem de concretos 791 gência específica do concreto de alto desempenho é um elevado módulo de elasticidade Para a obtenção desse parâmetro é essencial a utilização de agregado graúdo com alto módulo de elasticidade mas também é importante a seleção de materiais cimentícios que resultem em uma aderência especialmente boa entre a matriz e as partículas de agregado graúdo Em relação ao teor de agregado graúdo o ACI 21 l4R931416 recomenda que o volume de agregado graúdo compactado por unidade de volume de concreto seja entre 065 quando a dimensão máxima do agregado for 1 O mm e 068 para agregados de 12 mm conforme Tabela 146 Aparentemente ao contrário do concreto comum o volu me de agregado graúdo não é influenciado pelo módulo de finura do agregado miúdo pelo menos na faixa entre 25 e 32 Embora as orientações gerais do ACI 21 l4R931416 sejam úteis deve ser repetido que um procedimento experimental de dosagem de concreto de alto desempenho é inevitável Dosagem de concretos com agregados leves A relação entre a resistência à compressão e a relação águacimento se aplica aos con cretos com agregados leves da mesma maneira que no concreto normal ou seja é pos sível adotar o procedimento usual de dosagem quando esses agregados são utilizados Entretanto é muito dificil determinar quanto da água total da mistura foi absorvida pelo agregado e quanto de água realmente ocupa os espaços no interior do concreto ou seja quanto se torna parte da pasta de cimento Essa dificuldade é causada não somente pelo alto valor da absorção de água dos agregados leves mas também pelo fato de a absorção apresentar taxa bastante variável podendo continuar por vários dias para alguns agregados Portanto é dificil uma determinação confiável da massa específica na condição saturada superficie seca Esse tema é discutido com mais deta lhes no Capítulo 13 Dessa forma a relação águacimento livre depende da taxa de absorção no mo mento da mistura não somente do teor de umidade do agregado Em consequência disso é um tanto dificil utilizar a relação águacimento na dosagem desses concretos Por isso é preferível a dosagem baseada no consumo de cimento embora no caso de agregados leves arredondados com superficie revestida ou selada e de absorção relativa mente baixa o uso do método de dosagem padrão seja viável O agregado leve industrializado costuma ser completamente seco e bastante pro penso à segregação Caso o agregado seja saturado antes da mistura a resistência do concreto resultante será cerca de 5 a 10 menor do que quando são utilizados agrega dos secos para o mesmo consumo de cimento e trabalhabilidade Isso se deve ao fato de que no último caso parte da água de amassamento é absorvida antes da pega mas depois de já ter contribuído para a trabalhabilidade no momento do lançamento Esse comportamento é bastante semelhante ao concreto tratado a vácuo Além do mais a massa específica do concreto produzido com agregado saturado é maior e a resistência desse concreto ao gelodegelo é prejudicada Por outro lado quando é utilizado um agregado com absorção elevada é dificil obter uma mistura suficientemente trabalhável e também coesa e agregados com absorção superior a 10 em geral devem ser previa mente encharcados 792 Propriedades do Concreto É interessante destacar que o agregado leve previamente umedecido em geral contém maior quantidade de água total absorvida após uma rápida imersão em água do que um agregado inicialmente seco imerso pelo mesmo tempo A razão para isso provavelmente está no fato de que uma pequena quantidade de água apenas umedecendo uma partícula de agregado não permanece nos poros superficiais mas se difunde para o interior da par tícula e preenche os pequenos poros internos Segundo Hanson 1433 isso remove a água dos grandes poros superficiais de modo que após a imersão eles estão abertos ao ingresso de água quase na mesma dimensão de quando o agregado não contém água absorvida A discussão anterior explica a razão pela qual a dosagem de concretos com agre gados leves é melhor embasada na premissa de que para um determinado agregado teor de ar e abatimento a resistência à compressão está diretamente correlaciona da à quantidade de cimento da mistura Essa relação entretanto pode apresentar grande variação para agregados leves de diferentes origens A Figura 1411 mostra exemplos dessa relação para concretos produzidos somente com agregados leves e 40 e o 35 OS P E o u OS os ü 30 e i 25 2 0 200 250 300 350 400 450 500 Consumo de cimento kgm3 Figura 1411 Relação geral entre a resistência à compressão determinada em corpos de prova cilíndricos e o consumo de cimento para concretos produzidos com A somente agre gados leves e B agregado miúdo normal e agregado graúdo leve baseada na ref 1419 Capítulo 14 Dosagem de concretos 793 também para concretos com agregado miúdo normal e graúdo leve A abordagem prática é bastante facilitada pelo fato de que devido ao agregado leve ser um produto industrializado com propriedades que apresentam pouca variação as recomenda ções do fabricante em relação à dosagem são um bom ponto de partida para dosa gem para um objetivo específico Na falta de recomendações apropriadas ou experiência relevante pode ser utiliza do o ACI 211291 1419 O método preferencial do ACI é denominado método volumé trico que pode ser utilizado tanto com concretos somente com agregados leves quanto com concretos contendo agregado miúdo normal Nesse método a transformação para massa é baseada no volume de agregados soltos úmidos O volume total do agrega do é a soma dos volumes isolados das frações de dimensões O volume solto total de agregados em relação ao volume de concreto normalmente se situa entre 105 e 125 Desse volume total de agregados o volume solto de agregado miúdo representa entre 40 e 60 dependendo das propriedades específicas do agregado utilizado e das pro priedades desejadas do concreto Quando a dimensão máxima do agregado é 20 mm é conveniente produzir a primeira mistura experimental utilizando volumes iguais de agregados miúdos e graúdos e o consumo de cimento correspondente à resistência dese jada A quantidade de água utilizada é aquela que resulta na trabalhabilidade desejada Devido às incertezas existentes é comum produzir três misturas experimentais cada uma com consumo de cimento um pouco diferente mas todas com a trabalhabilidade exigida Em função disso a relação entre o consumo de cimento e a resistência para uma determinada resistência pode ser obtida em um intervalo estreito Exemplo Serão utilizados dados semelhantes aos do ACI 211291 Deve ser produzido um con creto leve com agregado miúdo normal com resistência determinada em corpos de prova cilíndricos de 30 MPa e massa específica seca ao ar máxima de 1700 kgm3 A verificação do atendimento da massa específica será feita segundo a ASTM C 56505a O abatimento exigido é 100 mm A massa unitária úmida dos agregados graúdos e miú dos leves é respectivamente 750 e 880 kgm3 O agregado miúdo normal possui massa unitária na condição saturada superficie seca igual a 1630 kgm3 A partir de experiência anterior por exemplo como mostrado na Figura 1411 o consumo de cimento necessário para a mistura experimental pode ser adotado como 350 kgm3 Os volumes de agregados a serem utilizados em m3 por m3 de concreto também são selecionados com base na experiência a saber 060 019 e 034 respecti vamente para agregado graúdo leve agregado miúdo leve e agregado miúdo normal Assim as quantidades necessárias para a primeira mistura experimental de 1 m3 são Cimento Agregado graúdo leve Agregado miúdo leve Agregado miúdo normal Quantidade de água calculada como necessária para o abatimento exigido Massa total 063 X 750 019x 880 034 X 1630 350 kg 473kg 168 kg 550 kg 180 kg 1676 kgm3 794 Propriedades do Concreto A massa específica real do concreto fresco que contém ar aprisionado é então determinada pelo método da ASTM C 13809 Supondo que a massa real encontrada tenha sido 1660 kgm3 o rendimento é 16761660 101 Isso significa que 1 a mais de concreto seria produzido se as quantidades anteriores fossem utilizadas Para solu cionar isso todas as quantidades por m3 devem ser divididas por 101 Por exemplo o cimento passaria a 350101346 kgm3 A massa específica de 1660 kgm3 é inferior ao valor máximo especificado embora bastante próxima mas são necessários ensaios para verificar a resistência real Quando são necessários ajustes na dosagem a ACI 211291 1419 apresenta al gumas regras práticas que podem ser válidas Por exemplo se a massa de agregado miúdo expressa como uma porcentagem da massa total de agregado é aumentada em 1 a quantidade de água necessária para manter o abatimento deve ser aumentada em 2 litros por m3 Para manter a resistência constante o consumo de cimento deve ser aumentado em cerca de 1 A massa de agregado graúdo deve ser reduzida para manter o rendimento Outro exemplo das regras do ACI 211291 se for necessário um aumento de 25 mm no abatimento a quantidade de água deve ser aumentada em 6 litrosm3 Para man ter a resistência é necessário um aumento concomitante de 3 no consumo de cimento A massa de agregado miúdo deve ser reduzida para manter o rendimento O ACI 5233R93142º apresenta sugestões para a dosagem de concreto leve com resistência moderada bem como para a dosagem de concreto celular Vale repetir que os diversos dados de dosagem de concretos com agregados leves não são nada mais do que informações típicas pois agregados diferentes possuem valo res diferentes de massa específica e demanda de água Por outro lado os agregados leves de uma única fonte possuem grande uniformidade Por essa razão a dosagem para uma estreita faixa de propriedades pode ser feita com confiabilidade considerável Método britânico de dosagem O atual método britânico é o desenvolvido pelo Department of the Environment revi sado em 1997 1411 Da mesma forma que o procedimento do ACI o método britânico identifica de forma explicita os requisitos de durabilidade na dosagem O método é aplicável a concretos normais produzidos com cimento Portland puro e também com a incorporação de escória granulada de altoforno ou cinza volante mas não abrange concretos fluidos ou bombeáveis e concretos com agregados leves São aceitas três di mensões máximas de agregados 40 20 e 10 mm O método britânico consiste em essência em 5 passos conforme segue Passo 1 Trata da resistência à compressão com o objetivo da determinação da relação águacimento É introduzido o conceito de resistência média alvo definida como a re sistência característica especificada somada a uma margem para considerar a variabili dade A resistência média alvo portanto é conceitualmente a resistência média do ACI 318ROi148 ver página 762 A relação entre a resistência do concreto e a relação águacimento é tratada de forma um tanto engenhosa São adotadas determinadas resistências para uma relação águacimento igual a 050 para diferentes cimentos e tipos de agregados Tabela 149 Esse último fator reconhece a influência do agregado na resistência Os dados da Tabela 149 se aplicam a um concreto teórico de consumo médio de cimento curado em água Capítulo 14 Dosagem de concretos 795 Tabela 149 Resistências à compressão aproximadas de concretos produzidos com relação águacimento livre igual a 050 segundo o método britânico de 199i411 Tipo de Resistência à compressão MPa na idade de dias agregado Tipo de cimento graúdo 3 7 28 91 Portland oo Não britado 22 30 42 49 Tipo 1 Portland resistente a Britado 27 36 49 56 sulfatos Tipo IV Portland de alta re Não britadot 29 37 48 54 sistência inicial Britado 34 43 55 61 Medida em corpos de prova cúbicos t N de R T Agregados não britados podem ser cascalho pedregulho ou seixo conforme definições apresenta das no Capítulo 3 a 20 ºC Concretos com maior consumo de cimento possuem resistência inicial relativa mente mais elevadas devido a desenvolverem resistência mais rapidamente A partir da Tabela 149 obtémse o valor adequado de resistência com relação águacimento igual a 050 correspondente ao tipo de cimento tipo de agregado e idade Na Figura 142 é marcado o ponto correspondente a essa resistência com relação água cimento igual a 050 e através desse ponto é traçada uma curva paralela às curvas vizinhas Com a utilização dessa nova curva obtémse como uma abscissa a relação águacimento correspondente à resistência média alvo como ordenada sem esquecer a possível necessidade de uma relação águacimento menor devido à durabilidade Passo 2 Trata da determinação da quantidade de água para a trabalhabilidade deseja da expressa tanto pelo abatimento quanto pelo tempo Vebe reconhecendo a influência da dimensão máxima do agregado e seu tipo ou seja britado ou não britado Os dados relevantes são apresentados na Tabela 1410 Pode ser visto que o fator de compactação não é utilizado para a dosagem embora possa ser adotado para fins de controle Passo 3 É feita a determinação do consumo de cimento simplesmente pela divisão da quantidade de água pela relação águacimento O consumo de cimento deve ser coerente com os valores mínimos especificados em função da durabilidade ou valores máximos especificados por razões de liberação de calor Passo 4 Trata da determinação do teor total de agregados Para isso é necessária uma es timativa da massa específica do concreto fresco que pode ser obtida na Figura 1413 para a quantidade de água apropriada obtida no Passo 2 e da massa específica do agregado Caso essa última não seja conhecida adotase o valor de 2600 kgm3 para agregado não britado e 2 700 kgm3 para agregado britado O teor de agregado é obtido pela subtração do consumo de cimento e da quantidade de água da massa específica do concreto fresco Passo 5 É feita a determinação da proporção de agregado miúdo em relação ao total de agregados utilizando os valores recomendados da Figura 1414 onde são apresentados somente os dados para os agregados de 20 e 40 mm Os fatores determinantes são a dimensão máxima do agregado o nível de trabalhabilidade a relação águacimento e a porcentagem de agregado miúdo passante na peneira de 600 µm Outros aspectos rela tivos à granulometria do agregado miúdo são ignorados bem como a granulometria do 796 Propriedades do Concreto Tabela 1410 Quantidades aproximadas de água necessária para diversos níveis de trabalhabilidade conforme o método britânico de 199i411 Agregado Quantidade de água litrosm Dimensão Abatimento mm 010 1030 3060 60180 máximamm Tipo Tempo Vebe s 12 612 36 03 10 Não britado 150 180 205 225 Britado 180 205 230 250 20 Não britado 135 160 180 195 Britado 170 190 210 225 40 Não britado 115 140 160 175 Britado 155 175 190 205 agregado graúdo Uma vez obtida a proporção de agregado miúdo sua quantidade é determinada pela multiplicação do percentual pelo consumo total de agregados A quantidade de agregados graúdos será a diferença entre o total de agregados e a quantidade de agregados miúdos O agregado graúdo por sua vez deve ser dividido em frações de dimensões dependendo da forma do agregado Como orientação geral podem ser adotadas as porcentagens da Tabela 1411 As misturas experimentais devem ser produzidas conforme os cálculos apresen tados Também deve ser lembrado que o método britânico é baseado na experiência obtida com materiais britânicos de modo que os diversos valores dados nas tabelas e figuras podem não ser aplicáveis a outras regiões do mundo A dosagem para a obtenção de resistência à tração por compressão diametral ori ginalmente incluída no método britânico não é mais recomendada De forma geral na prática britânica embora a resistência à tração na flexão seja o critério de projeto correto para algumas obras como por exemplo pavimentos rodo viários a dosagem com base na determinação direta da resistência à tração na flexão raramente é praticada A razão para isso está na dificuldade do uso do módulo de rup tura como ensaio de controle ver página 580 Dessa forma a dosagem é realizada de maneira habitual determinandose tanto a resistência à compressão quanto à tração Desde que seja garantido que essa última seja adequada o controle e os ajustes de do sagem são baseados na resistência à compressão O método britânico de dosagem pode ser modificado quando a norma europeia BS EN 2061 2000 se tornar mais difundida Além do mais as normas europeias ainda não são de consenso geral e são suscetíveis a alterações Tabela 1411 Proporção de frações de agregados graúdos segundo o método britânico de 199i411 Total de agregado graúdo 100 100 5lOmm 33 18 1020mm 67 27 2040mm 55 Capítulo 14 Dosagem de concretos 797 Exemplo É necessário dosar um concreto que atenda às mesmas exigências utilizadas no exem plo do método americano de dosagem página 787 São eles resistência à compressão média aos 28 dias determinada em corpos de prova cúbicos de 44 MPa equivalente à resistência de 35 MPa em corpos de prova cilíndricos abatimento de 50 mm agregado não britado com dimensão máxima de 20 mm massa específica do agregado igual a 2640 kgm3 60 de agregado miúdo passante na peneira de 600 µm não há exigência de ar incorporado cimento Portland comum Passo 1 A partir da Tabela 149 para cimento Portland comum e agregado graúdo não britado obtémse a resistência de 42 MPa aos 28 dias Usando esse valor na ordenada correspondente à relação águacimento de 050 na Figura 1412 marcase o ponto A Passando pelo ponto A é traçada uma linha paralela à curva mais próxima até que ela intercepte a ordenada correspondente à resistência especificada de 44 MPa sendo esse o ponto B A abscissa correspondente a esse ponto resulta na relação águacimento de 048 Relação águacimento Figura 1412 Relação entre a resistência à compressão e a relação água cimento livre para uso no método de dosagem britânico1411 ver Tabela 149 Crown copyright 798 Propriedades do Concreto 2100 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Consumo de água litrosm3 Figura 1413 Massa específica úmida estimada para concreto plenamente adensado 1411 massa específica do agregado em condição saturado superfície seca Passo 2 A partir da Tabela 141 O para agregado graúdo de 20 mm e abatimento de 50 mm é obtida a quantidade de água igual a 180 litrosm3 Passo 3 O consumo de cimento é 180048 375 kgm3 Passo 4 A partir da Figura 1413 para a quantidade de água igual a 180 litrosm3 e agregado com massa específica igual a 2640 kgm3 obtémse a massa específica do concreto fresco igual a 2400 kgm3 Portanto a quantidade total de agregados é 2400 375 180 1845 kgm3 Passo 5 Na Figura 1414 obtémse o diagrama relativo à dimensão máxima do agrega do igual a 20 mm e abatimento de 50 mm Na linha que representa o agregado miúdo com 60 de material passante na peneira de 600 µme na relação águacimento de 048 a proporção de agregado miúdo é de 32 em relação à massa total de agregados Des sa forma a quantidade de agregado miúdo é 32 X 1845 590 kgm3 e a quantidade de agregado graúdo é 1845 590 1225 kgm3 Outros métodos de dosagem Não é sugerido que a dosagem deva necessariamente sempre seguir qualquer um dos procedimentos descritos Na verdade vários profissionais possuem métodos que apre sentam bons resultados O que esses métodos têm em comum é que eles utilizam simpli ficações e regras práticas baseadas em experiências individuais Contanto que esses mé todos sejam utilizados pelos mesmos profissionais e contanto que os materiais utilizados Capítulo 14 Dosagem de concretos 799 não sejam significativamente diferentes dos utilizados no passado não há problemas Entretanto caso seja necessário dosar um concreto com materiais com os quais não se está familiarizado os procedimentos descritos neste capítulo são bastante úteis No entanto mesmo assim a dosagem não é somente um procedimento baseado em regras Ao longo dos anos foram feitas numerosas tentativas para desenvolver equações de dosagem baseadas na observação dos diversos fatores influentes Essas relações ou modelos inevitavelmente representam comportamentos médios e ainda em cada caso específico o comportamento do concreto é influenciado pelas propriedades dos com Dimensão máxima do agregado 40 mm Abatimento 0 10 mm 70 Tempo Vebe 12s 60 1 l ê o 5 0 1t1 O i 40 30 1fc o 2 0 blF o 8 02 04 06 08 10 30 mm 6 12s 02 04 06 08 Relação águacimento livre 30 60 mm 36s 60 180 mm 03s 70 f o O i ê o O OS OS O o i o o 8 1 o 02 04 06 08 02 04 06 08 Relação águacimento livre Figura 1414 Proporção recomendada de agregados miúdos expressa como uma porcenta gem do agregado total em função da relação água cimento livre para várias trabalhabilidades e dimensões máximas1411 os números se referem à porcentagem de agregado miúdo passante na peneira de 600 µm Building Research Establishment continua 800 Propriedades do Concreto Dimensão máxima do agregado 40 mm Abatimento 0 10 mm 10 30 mm Tempo Vebe 12s 6 12 s 7 0 60 1tttt o ê 50 1tttt o o gJ 40 11l gj g 30 l7ttD o 8 20 i 04 06 08 02 04 06 08 Relação águacimento livre 3060 mm 36 s 1 0 g 60 111 l 50 O i 40 rfCt1 Ol 30 17c 1 o Ol 20 o 8 10 60 180 mm 0 3 s 02 04 06 08 02 04 06 Relação águacimento livre Figura 1414 Continuação 08 ponentes que podem não ser ou ainda não foram expressas matematicamente Essas propriedades incluem a forma e a textura dos agregados que no momento são repre sentados somente de forma geral como forma angulosa e textura lisa Da mesma forma a granulometria do agregado é determinada somente em algumas aberturas de peneiras e entre elas pode haver variação na dimensão real das partículas Existe pouca expectativa de uma quantificação adequada dessas propriedades em um futuro pró ximo A possibilidade de determinação dessas propriedades dos agregados durante o proporcionamento de modo que a quantidade de água adicionada possa ser ajustada instantaneamente é ainda mais remota Muitas propriedades do cimento também não são incluídas adequadamente nos modelos devido às propriedades reais do cimento utilizado em um determinado con Capítulo 14 Dosagem de concretos 801 ereto diferentemente de suas propriedades médias não serem conhecidas ou não se rem determinadas Essas relações médias podem ser válidas na média mas a tentativa de sua uti lização com um conjunto específico de materiais pode estar forçosamente sujeita a grandes erros Portanto é inútil o uso de programas computacionais para dosagem Isso não quer dizer que um procedimento não possa ser viável no futuro quando for possível descrever matematicamente as propriedades de todos os materiais a serem utilizados e também controlar ou mediar as propriedades na produção 1435 Mais uma observação de prudência pode ser útil Um modelo obtido estatistica mente pode na melhor das hipóteses ser válido dentro de um intervalo de variáveis utilizado para sua obtenção Caso esse intervalo não seja claramente estabelecido ex trapolações involuntárias podem ser bastante enganosas Vale a pena citar ainda que alguns métodos mais elaborados envolvem a interação de vários fatores mas não há muita utilidade na inclusão de fatores que são sujeitos à variações imprevisíveis durante a obra Dessa forma a promessa de um método computacional automático definitivo de dosagem é irreal Enquanto isso a dosagem deve ser baseada em cálculos prelimina res como os descritos neste capítulo seguidos por misturas experimentais A dosagem de concretos é uma arte e também uma ciência Considerações finais Os diversos métodos de dosagem podem parecer simples de fato eles não envolvem cálculos complexos Entretanto a implementação bemsucedida de uma dosagem re quer experiência aliada ao conhecimento da influência dos diversos fatores nas proprie dades do concreto Esse conhecimento deve ser baseado no entendimento do compor tamento do concreto Quando todos esses três aspectos experiência conhecimento e entendimento estão presentes provavelmente a primeira mistura experimental será satisfatória e poderá ser ajustada de forma rápida e bemsucedida para obter um con creto com as propriedades desejadas Não é suficiente dosar um concreto adequado Também é necessário garantir a correta execução de todas as operações envolvidas em uma concretagem Essa execução requer competência apoiada por conhecimento adequado para o nível do trabalho A antiga crença de que qualquer um era capaz de produzir concreto teve consequências que apareceram em pouco tempo Não pode ser afirmado de maneira inequívoca que quando utilizado com competência o concreto é um material de construção muito bemsucedido mas não é um material à prova de amadorismo A primeira edição e as duas subsequentes deste livro terminavam com um comen tário irônico Caso o leitor seja incapaz de dosar um concreto adequado ele deve pen sar seriamente na alternativa da construção em aço A situação mudou Na quinta e realmente última edição deste livro cabe afirmar que para muitas estruturas modernas o aço não é uma alternativa simples e pode não ser adequado e talvez um material onipresente e significativo como o concreto não deva ser tratado de forma tão desres peitosa O objetivo deste livro foi tentar fornecer o entendimento do comportamento do concreto que ainda será um excelente material de construção por muitos anos Caso esse objetivo tenha sido alcançado o leitor não irá por desespero ou frustração ter de considerar seriamente a alternativa de construção em aço 802 Propriedades do Concreto Referências 14l G M Campbell and R J Detwiler Development of mix designs for strength and durabi lity of steamcured concrete Concrete International 15 No 7 pp 379 1993 142 W C Greer Jr Variation of laboratory concrete flexural strength tests Cement Concrete and Aggregates 5 No 2 pp 11122 Winter 1983 143 D S Lane Flexural strength data summary NRMCA Technical Information Letter No 451 5 pp Silver Spring Maryland 1987 144 ACI 211375 Revised 1987 Reapproved 1992 Standard practice for selecting propor tions for noslump concrete ACI Manual of Concrete Practice Part 1 Materiais and Ge neral Properties of Concrete 11 pp Detroit Michigan 1994 145 ACI 211191 Standard practice for selecting proportions for normal heavyweight and mass concrete A CI Manual of Concrete Practice Part 1 M aterials and General Properties of Concrete 38 pp Detroit Michigan 1994 146 P C Hewlett Superplasticised concrete Part l Concrete 18 No 4 pp 312 London 1984 147 ACI l lR85 Quality assurance systems for concrete construction ACI Manual of Con crete Practice Part 2 Construction Practices and Inspection Pavements 7 pp Detroit Michigan 1994 148 ACI 31802 Building code requirements for structural concrete ACI Manual of Concrete Practice Part 3 Use of Concrete in Buildings Design Specifications and Related Topics 443pp 149 J Krell and G Wischers The influence of fines in concrete on consistency strength and durability Beton 38 No 9 pp 3569 and No 10 pp 401 4 1988 British Cement As sociation translation 1410 CP 114 1969 The Structural Use of Reinforced Concrete in Buildings British Standards Institution 94 pp London 1969 1411 D C Teychenne R E Franklin and H C Erntroy Design of Normal Concrete Mixes 42 pp Watford UK Building Research Establishment 1997 1412 CP 114 1948 The Structural Use of Reinforced Concrete in Buildings British Standards Institution 54 pp London 1948 1413 R D Gaynor Ready mixed concrete in Concrete and Concretemaking Materiais Eds P Klieger and J F Lamond ASTM Sp Tech Publ No 169C pp 51121 Philadelphia Pa 1994 1414 Strategic Highway Research Program SHRPCFR91103 High Performance Concretes A StateoftheArt Report 233 pp Washington DC NRC 1991 1415 M Lessard et ai Formulation dun béton à hautes performances à air entrainé Bulletin Liaison Laboratoires des Ponts et Chaussées 189 pp 4151 NovDec 1993 1416 ACI 22l4R93 Guide for selecting proportions for highstrength concrete with portland cement and fly ash ACI Manual of Concrete Practice Part 1 Materiais and General Pro perties of Concrete 13 pp Detroit Michigan 1994 1417 ACI 225R92 Guide to the selection and use of hydraulic cements ACI Manual of Con crete Practice Part 1 Materiais and General Properties of Concrete 29 pp Detroit Mi chigan 1994 1418 ACI 21477 Reapproved 1989 Recommended practice for evaluation of strength test results of concrete ACI Manual of Concrete Practice Part 2 Construction Practices and Inspection Pavements 14 pp Detroit Michigan 1994 1419 ACI 211292 Standard practice for selecting proportions for structural lightweight con crete ACI Manual of Concrete Practice Part 1 Materiais and General Properties of Con crete 14 pp Detroit Michigan 1994 Capítulo 14 Dosagem de concretos 803 1420 ACI 5233R93 Guide for cellular concretes above 50 pfc and for aggregate concretes above 50 pfc with compressive strengths less than 2500 psi ACI Manual of Concrete Practice Part 5 Masonry Precast Concrete Special Purposes 16 pp Detroit Michigan 1994 1421 R Hegner Les résistances du béton selon la norme SIA 162 1989 Bulletin du Ciment 57 No 21 12 pp Wildegg Switzerland 1989 1422 ACI 363R92 Stateoftheart report on highstrength concrete Manual of Concrete Practice Part 1 Materiais and General Properties of Concrete 55 pp Detroit Michigan 1994 1423 D P McNicholl and B Wong Investigation appraisal and repair of large reinforced con crete buildings in Hong Kong in Deterioration and Repair of Reinforced Concrete in Ara bian Gulf Vol l Bahrain Society of Engineers pp 327 40 Bahrain 1987 1424 J E Cook 10000 psi concrete Concrete International 11 No 10 pp 6775 1989 1425 P N Balaguru and V Ramakrishnan Authors closure to paper in ACI Materiais Journal 84 No l 1987 ACI Materiais Journal 85 No l p 60 1988 1426 A M Neville The relation between standard deviation and mean strength of concrete test cubes Mag Concr Res 11 No 32 pp 7584 July 1959 1427 H C Erntroy The variation of works test cubes Cement Concr Assoe Research Report No 10 London Nov 1960 1428 H Rüsch Zur statistischen Qualitãtskontrolle des Betons On the statistical quality con trol of concrete MaterialpuRfung 6 No 11 pp 38794 1964 1429 ACI Committee 214 Recommended practice for evaluation of strength test results of con crete ACI 21477 and Commentary J Amer Concr Inst 73 No 5 pp 26578 1976 1430 H H Newlon Variability of portland cement concrete Proceedings National Conf on Statistical Quality Control Methodology in Highway and Airfield Construction pp 25984 Univ of Virgínia School of General Studies Charlottesville 1966 1431 J B Kennedy and A M Neville Basic Statistical Methodsfor Engineers and Scientists 3rd Edn 613 pp NewYork and London Harper and Row 1986 1432 N Petersons Ready mixed concrete in Sweden CBI Reports 577 15 pp Swedish Cement and Concrete Research Inst 1977 1433 J A Hanson American practice in proportioning lightweightaggregate concrete Proc 1 st Int Congress on Lightweight Concrete Vol l Papers pp 39 54 London Cement and Concrete Assoe May 1968 1434 M A Ali A Review of Italian Concreting Practice Building Research Establishment Oc casional Paper 25 pp July 1992 1435 A M NEVILLE Is our research likely to improve concrete Concrete International 17 No 3 pp 457 1995 Esta página foi deixada em branco intencionalmente Normas brasileiras citadas A seguir estão apresentadas as normas brasileiras citadas nos diversos capítulos A ver são da norma citada era a vigente no momento da tradução A verificação da versão mais atualizada de cada norma pode ser feita junto à Associação Brasileira de Normas Técnicas wwwabntorgbr Os títulos apresentados de cada norma são os existentes no catálogo de normas da ABNT ABNT NBR 57321991 ABNT NBR 57331991 ABNT NBR 57351991 ABNT NBR 57361991 Versão Corrigida 1999 ABNT NBR 57371992 ABNT NBR 57382015 ABNT NBR 57392007 ABNT NBR 5751 2012 ABNTNBR 57522014 ABNT NBR 57532010 ABNT NBR 61182014 versão corrigida 2014 ABNT NBR 64672006 versão corrigida 22009 ABNT NBR 65021995 ABNTNBR 72112009 ABNT NBR 72122012 Cimento Portland comum Cimento Portland de alta resistência inicial Cimento Portland de altoforno Cimento Portland pozolânico Cimentos Portland resistentes a sulfatos Concreto Procedimento para moldagem e cura de corposdeprova Concreto Ensaio de compressão de corposdeprova cilíndricos Materiais pozolânicos Determinação de atividade pozolânica Índice de atividade pozolânica com cal Método de ensaio Materiais pozolânicos Determinação de do índice de desempenho com cimento Portland aos 28 dias Cimento Portland Ensaio de pozolanicidade para cimento Portland pozolânico Projeto de estruturas de concreto Procedimento Agregados Determinação do inchamento de agregado miúdo Método de ensaio Rochas e solos Agregados para concreto Especificação Execução de concreto dosado em central Procedimento 806 Normas brasileiras citadas ABNT NBR 72132013 ABNT NBR 72142012 ABNT NBR 72151996 Versão Corrigida 1997 ABNT NBR 72182010 ABNTNBR 72212012 ABNTNBR 72222011 ABNTNBR 75842012 ABNT NBR 76801 2015 versão corrigida 2015 ABNT NBR 768022015 ABNT NBR 78092006 Versão Corrigida2008 ABNT NBR 80451993 NBR 82242012 ABNT NBR 85222008 ABNT NBR 88022013 ABNT NBR 88092013 ABNT NBR 89532015 NBR 92042012 ABNT NBR 97752011 Agregados leves para concreto isolante térmico Requisitos Areia normal para ensaio de cimento Especificação Cimento Portland Determinação da resistência à compressão Agregados Determinação do teor de argila em torrões e materiais friáveis Agregados Índice de desempenho de agregado miúdo contendo impurezas orgânicas Método de ensaio Concreto e argamassa Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos Concreto endurecido Avaliação da dureza superficial pelo esclerômetro de reflexão Método de ensaio Concreto Extração preparo e ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto Parte 1 Resistencia à compressão axial Concreto Extração preparo e ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto Parte 2 Resistência à tração na flexão Agregado graúdo Determinação do índice de forma pelo método do paquímetro Método de ensaio Concreto Determinação da resistência acelerada à compressão Método da água em ebulição Método de ensaio Concreto endurecido Determinação da fluência Método de ensaio Concreto Determinação do módulo estático de elasticidade à compressão Concreto endurecido Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica Cimento Portland Determinação do calor de hidratação a partir do calor de dissolução Método de ensaio Concreto para fins estruturais Classificação pela massa específica por grupos de resistência e consistência Concreto endurecido Determinação da resistividade elétricovolumétrica Método de ensaio Agregado miúdo Determinação do teor de umidade superficial por meio do frasco de Chapman Método de ensaio ABNT NBR 97782005 Versão Corrigida 22009 NBR 97792012 9831 2006 Versão Corrigida2008 ABNT NBR 98332008 Versão Corrigida2009 NBR 99172009 NBR 99352011 ABNT NBR 99382013 NBR 99392011 ABNTNBR 103422012 ABNT NBR 107862013 ABNT NBR 107872011 ABNTNBR 115781991 Versão Corrigida 1997 ABNTNBR 115792012 versão corrigida 2013 ABNTNBR 115822012 ABNTNBR 117682011 ABNT NBR 120061990 ABNT NBR 120422012 ABNTNBR 121422010 ABNTNBR 126442014 ABNTNBR 126532014 Versão corrigida 2015 ABNTNBR 126552015 Versão corrigida 2015 ABNT NBR 126951992 Normas brasileiras citadas 807 Argamassa e concreto endurecidos Determinação da absorção de água índice de vazios e massa específica Argamassa e concreto endurecidos Determinação da absorção de água por capilaridade Cimento Portland destinado à cimentação de poços petrolíferos Requisitos e métodos de ensaio Concreto fresco Determinação da massa específica do rendimento e do teor de ar pelo método gravimétrico Agregados para concreto Determinação de sais cloretos e sulfatos solúveis Agregados Terminologia Agregados Determinação da resistência ao esmagamento de agregados graúdos Método de ensaio Agregado graúdo Determinação do teor de umidade total Método de ensaio Concreto Perda de abatimento Método de ensaio Concreto endurecido Determinação do coeficiente de permeabilidade à água Concreto endurecido Determinação da penetração de água sob pressão Cimento Portland composto Especificação Cimento Portland Determinação da finura por meio da peneira 75 µm nº 200 Cimento Portland Determinação da expansibilidade Le Chatelier Aditivos químicos para concreto de cimento Portland Requisitos Cimento Determinação do calor de hidratação pelo método de garrafa de Langavant Método de ensaio Materiais inorgânicos Determinação do desgaste por abrasão Concreto Determinação da resistência à tração na flexão de corpos de prova prismáticos Concreto leve celular estrutural Determinação da densidade de massa aparente no estado fresco Materiais pozolânicos Requisitos Concreto de cimento Portland Preparo controle recebimento e aceitação Procedimento Agregados Verificação do comportamento mediante ciclagem natural Método de ensaio 808 Normas brasileiras citadas ABNT NBR 126961992 ABNT NBR 126971992 NBR 128152012 NBR 128172012 NBR 128182012 NBR 128202012 ABNT NBR 128262014 Versão corrigida2014 ABNT NBR 129891993 ABNTNBR 131161994 ABNT NBR 134382013 ABNTNBR 134402013 NBR 135832014 ABNT NBR 138472012 ABNTNBR 1395612012 ABNTNBR 1395622012 ABNTNBR 1395632012 ABNTNBR 1395642012 ABNT NBR 140262012 ABNT NBR 142782012 ABNTNBR 142791999 Agregados Verificação do comportamento mediante ciclagem artificial águaestufa Método de ensaio Agregados Avaliação do comportamento mediante ciclagem acelerada com etilenoglicol Método de ensaio Concreto endurecido Determinação do coeficiente de dilatação térmica linear Método de ensaio Concreto endurecido Determinação do calor específico Método de ensaio Concreto Determinação da difusividade térmica Método de ensaio Concreto endurecido Determinação da condutividade térmica Método de ensaio Cimento Portland e outros materiais em pó Determinação do índice de finura por meio de peneirador aerodinâmico Cimento Portland branco Especificação Cimento Portland de baixo calor de hidratação Especificação Blocos de concreto celular autoclavado Requisitos Blocos de concreto celular autoclavado Métodos de ensaio Cimento Portland Determinação da variação dimensional de barras de argamassa de cimento Portland expostas à solução de sulfato de sódio Cimento aluminoso para uso em materiais refratários Sílica ativa para uso com cimento Portland em concreto argamassa e pasta Parte 1 Requisitos Sílica ativa para uso com cimento Portland em concreto argamassa e pasta Parte 2 Ensaios químicos Sílica ativa para uso com cimento Portland em concreto argamassa e pasta Parte 3 Determinação do índice de desempenho com cimento Portland ao 7 dias Sílica ativa para uso com cimento Portland em concreto argamassa e pasta Parte 4 Determinação da finura por meio d peneira 45 µm Concreto projetado Especificação Concreto projetado Determinação da consistência através da agulha de Proctor Concreto projetado Aplicação por via seca Procedimento ABNTNBR 149312004 ABNTNBR 151162004 ABNT NBR 155582008 ABNT NBR 1557512013 ABNT NBR 1557522013 ABNT NBR 1557532013 ABNT NBR 1557542013 ABNT NBR 1557552013 ABNT NBR 1557562013 ABNT NBR 155771 2008 Versão Corrigida2008 ABNT NBR 1557722008 ABNT NBR 1557732008 Versão Corrigida2008 ABNT NBR 1557742008 Versão Corrigida 22009 ABNT NBR 1557752008 ABNT NBR 1557762008 Versão Corrigida2008 NBR 156962009 ABNTNBR 1582312010 ABNT NBR 1582322010 Normas brasileiras citadas 809 Execução de estruturas de concreto Procedimento Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural Requisitos Concreto Determinação da exsudação Edificações habitacionais Desempenho Parte 1 Requisitos gerais Edificações habitacionais Desempenho Parte 2 Requisitos para os sistemas estruturais Edificações habitacionais Desempenho Parte 3 Requisitos para os sistemas de pisos Edificações habitacionais Desempenho Parte 4 Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas SVVIE Edificações habitacionais Desempenho Parte 5 Requisitos para os sistemas de coberturas Edificações habitacionais Desempenho Parte 6 Requisitos para os sistemas hidrossanitários Agregados Reatividade álcaliagregado Parte 1 Guia para avaliação da reatividade potencial e medidas preventivas para uso de agregados em concreto Agregados Reatividade álcaliagregado Parte 2 Coleta preparação e periodicidade de ensaios de amostras de agregados para concreto Agregados Reatividade álcaliagregado Parte 3 Análise petrográfica para verificação da potencialidade reativa de agregados em presença de álcalis do concreto Agregados Reatividade álcaliagregado Parte 4 Determinação da expansão em barras de argamassa pelo método acelerado Agregados Reatividade álcaliagregado Parte 5 Determinação da mitigação da expansão em barras de argamassa pelo método acelerado Agregados Reatividade álcaliagregado Parte 6 Determinação da expansão em prismas de concreto Fôrmas e escoramentos para estruturas de concreto Projeto dimensionamento e procedimentos executivos Concreto autoadensável Parte 1 Classificação controle e aceitação no estado fresco Concreto autoadensável Parte 2 Determinação do espalhamento e do tempo de escoamento Método do cone de Abrams 81 O Normas brasileiras citadas ABNT NBR 158233201 O Versão Corrigida 2010 ABNT NBR 158234201 O ABNT NBR 158235201 O ABNT NBR 158236201 O Versão Corrigida 2012 ABNT NBR 159001 2009 ABNT NBR 1590022009 ABNT NBR 1590032009 ABNT NBR 1590042009 ABNT NBR 1590052009 ABNT NBR 1590062009 ABNTNBR 1590072009 ABNT NBR 1590082009 ABNT NBR 1590092009 ABNT NBR 15900102009 ABNT NBR 1590011 2009 ABNT NBR NM 022000 ABNTNBR NM 1112012 ABNTNBR NM 1122012 Concreto autoadensável Parte 3 Determinação da habilidade passante Método do anel J Concreto autoadensável Parte 4 Determinação da habilidade passante Método da caixa L Concreto autoadensável Parte 5 Determinação da viscosidade Método do funil V Concreto autoadensável Parte 6 Determinação da resistência à segregação Método da coluna de segregação Água para amassamento do concreto Parte 1 Requisitos Água para amassamento do concreto Parte 2 Coleta de amostras de ensaios Água para amassamento do concreto Parte 3 Avaliação preliminar Água para amassamento do concreto Parte 4 Análise química Determinação de zinco solúvel em água Água para amassamento do concreto Parte 5 Análise química Determinação de chumbo solúvel em água Água para amassamento do concreto Parte 6 Análise química Determinação de cloreto solúvel em água Água para amassamento do concreto Parte 7 Análise química Determinação de sulfato solúvel em água Água para amassamento do concreto Parte 8 Análise química Determinação de fosfato solúvel em água Água para amassamento do concreto Parte 9 Análise química Determinação de álcalis solúveis em água Água para amassamento do concreto Parte 1 O Análise química Determinação de nitrato solúvel em água Água para amassamento do concreto Parte 11 Análise química Determinação de açúcar solúvel em água Cimento concreto e agregados Terminologia Lista de termos Cimento Portland Análise química Método optativo para determinação de óxidos principais por complexometria Parte 1 Método ISO Cimento Portland Análise química Determinação de óxidos principais por complexometria Parte 2 Método ABNT ABNT NBR NM 122012 ABNTNBR NM 132012 versão corrigida 2013 ABNTNBR NM 142012 ABNTNBR NM 152012 ABNTNBR NM 162012 ABNT NBR NM 172012 ABNTNBR NM 182012 ABNTNBR NM 192012 ABNT NBR NM 202012 ABNT NBR NM 21 2012 ABNT NBR NM 262009 ABNT NBR NM 272001 ABNT NBR NM 302001 ABNT NBR NM 36 1998 ABNT NBR NM 432003 ABNT NBR NM 452006 ABNT NBR NM 462003 ABNT NBR NM 472002 ABNT NBR NM 492001 Versão Corrigida2001 ABNTNBR NM 512001 Normas brasileiras citadas 811 Cimento Portland Análise química Determinação de óxido de cálcio livre Cimento Portland Análise química Determinação de óxido de cálcio livre pelo etileno glicol Cimento Portland Análise química Método de arbitragem para determinação de dióxido de silício óxido férrico óxido de alumínio óxido de cálcio e óxido de magnésio Cimento Portland Análise química Determinação de resíduo insolúvel Cimento Portland Análise química Determinação de anidrido sulfúrico Cimento Portland Análise química Método de arbitragem para a determinação de óxido de sódio e óxido de potássio por fotometria de chama Cimento Portland Análise química Determinação de perda ao fogo Cimento Portland Análise química Determinação de enxofre na forma de sulfeto Cimento Portland e suas matérias primas Análise química Determinação de dióxido de carbono por gasometria Cimento Portland Análise química Método optativo para a determinação de dióxido de silício óxido de alumínio óxido férrico óxido de cálcio e óxido de magnésio Agregados Amostragem Agregados Redução da amostra de campo para ensaios de laboratório Agregado miúdo Determinação da absorção de água Concreto fresco Separação de agregados grandes por peneiramento Cimento portland Determinação da pasta de consistência normal Agregados Determinação da massa unitária e do volume de vazios Agregados Determinação do material fino que passa através da peneira 75 um por lavagem Concreto Determinação do teor de ar em concreto fresco Método pressométrico Agregado miúdo Determinação de impurezas orgânicas Agregado graúdo Ensaio de abrasão Los Angeles 812 Normas brasileiras citadas ABNT NBR NM 522009 ABNT NBR NM 532009 ABNT NBR NM 652003 ABNT NBR NM 661998 ABNT NBR NM 671998 ABNT NBR NM 681998 ABNT NBR NM 761998 ABNT NBR NM 1242009 ABNT NBR NM 2482003 ABNT NBR NM ISO 33101201 O ABNTNBR NM ISO 23951997 ABNT NBR NM ISO 75001 2004 Versão Corrigida 2004 NM351995 Errata 1 2008 NM 1251997 Agregado miúdo Determinação da massa específica e massa específica aparente Agregado graúdo Determinação da massa específica massa específica aparente e absorção de água Cimento Portland Determinação do tempo de pega Agregados Constituintes mineralógicos dos agregados naturais Terminologia Concreto Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone Concreto Determinação da consistência pelo espalhamento na mesa de Graff Cimento Portland Determinação da finura pelo método de permeabilidade ao ar Método de Blaine Cimento e clínquer Análise química Determinação dos óxidos de Ti P e Mn Agregados Determinação da composição granulo métrica Peneiras de ensaio Requisitos técnicos e verificação Parte 1 Peneiras de ensaio com tela de tecido metálico ISO 33101 IDT Peneira de ensaio e ensaio de peneiramento Vocabulário Materiais metálicos Calibração de máquinas de ensaio estático uniaxial Parte 1 Máquinas de ensaio de traçãocompressão Calibração do sistema de medição da força Agregados leves para concreto estrutural Especificação Cimento Análise química Determinação de dióxido de carbono por gasometria por decomposição química Normas americanas importantes Os dois dígitos após o hífen indicam o ano de publicação a indica uma revisão no ano de publicação as datas entre parênteses indicam o ano no qual a norma foi reapro vada sem alterações c 2909 c 3109 c 3308 c 3909a c 4004 c 4204 c 1006 c 7809 c 8705 c 8805 c 9105 c 9409a c 10908 c 11704 c 12304 c 12509a c 13809 c 14310 c 15009 c 15112 Test Method for Bulk Density Unit Weight and Voids in Aggregate Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field Specification for Concrete Aggregates Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens Test Method for Organic Impurities in Fine Aggregates for Concrete Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete Test Method for Surface Moisture in Fine Aggregate Test Method for Flexural Strength of Concrete Using Simple Beam with ThirdPoint Loading Test Method for Effect of Organic Impurities in Fine Aggregate on Strength of Mortar Test Method for Soundness of Aggregates by Use of Sodium Sulfate or Magnesium Sulfate Specification for Masonry Cement Specification for ReadyMixed Concrete Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars Using 2in or 50mm Cube Specimens Test Method for Materiais Finer than 75µm No 200 Sieve in Mineral Aggregates by Washing Test Method for Lightweight Particles in Aggregate Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates Test Method for Density Unit Weight Yield and Air Content Gravimetric of Concrete Test Method for Slump of HydraulicCement Concrete Specification for Portland Cement Test Method for Autoclave Expansion of Hydraulic Cement 814 Normas americanas importantes e 15609a e 11101 e 17310 e 18605 e 19108 e 19207 e 20407 e 21508 e 22110 e 23008 e 23109b e 23209 e 26006 e 26608 e 28907 e 29308 e 29405 e 29508 e 30907 e 31107 e 33009 e 33105 e 33209 e 40308 e 41805 e 44105 e 45206 e 457lOa Test Method for Water Loss from a Mortar Specimen Through Liquid MembraneForming Curing Compounds for Concrete Specification for Sheet Materials for Curing Concrete Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method Test Method for Heat of Hydration of Hydraulic Cement Test Methods for Time of Setting of Hydraulic Cement by Vicat Needle Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Laboratory Test Methods for Fineness of Hydraulic Cement by AirPermeability Apparatus Test Method for Fundamental Transverse Longitudinal and Torsional Resonant Frequencies of Concrete Specimens Test Method for Potential Alkali Reactivity of CementAggregate Combinations Mortar Bar Method Specification for Flow Table for Use in Tests of Hydraulic Cement Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method Test Methods for Bleeding of Concrete Specification for AirEntraining Admixtures for Concrete Test Method for Time of Setting of Hydraulic Cement Paste by Gillmore Needles Test Method for Potential AlkaliSilica Reactivity of Aggregates Chemical Method Test Method for Flexural Strength of Concrete Using Simple Beam With CenterPoint Loading Descriptive N omenclature for Constituents of Concrete Aggregates Guide for Petrographic Examination of Aggregates for Concrete Specification for Liquid MembraneForming Compounds for Curing Concrete Test Methods for Sampling and Testing Fly Ash or Natural Pozzolans for Use in PortlandCement Concrete Specification for Lightweight Aggregates for Structural Concrete Specification for Lightweight Aggregates for Concrete Masonry Units Specification for Lightweight Aggregates for Insulating Concrete Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance Test Method for Abrasion Resistance of Concrete by Sandblasting Test Method for Effectiveness of Pozzolans or Ground BlastFurnace Slag in Preventing Excessive Expansion of Concrete Dueto the Alkali Silica Reaction Test Method for Potential Expansion of PortlandCement Mortars Exposed to Sulfate Test Method for Microscopical Determination of Parameters of the AirVoid System in Hardened Concrete e 46902 e 47009 e 49410 e 49604 e 51202 e 531oo 2005 e 56697 2004 C 56705a e 58605 e 59510 e 59709 e 61709a e 61808a e 64206 e 66603 2008 e 67203 e 68499 2003 e 68510 e 77905 e 80303 e 80508 e 84504 e 85604 e 87304 e 87809 e 90006 C91705 e 91807 Normas americanas importantes 815 Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poissons Ratio of Concrete in Compression Specification for Molds for Forming Concrete Test Cylinders Vertically Specification for Chemical Admixtures for Concrete Test Method for Splitting Tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens Test Method for Creep of Concrete in Compression Test for Linear Shrinkage and Coefficient of Thermal Expansion of ChemicalResistant Mortars Grouts Monolithic Surfacings and Polymer Concretes Test Method for Total Evaporable Moisture Content of Aggregate by Drying Test Method for Determining Density of Structural Lightweight Concrete Test Method for Potential Alkali Reactivity of Carbonate Rocks as Concrete Aggregates RockCylinder Method Specification for Blended Hydraulic Cements Test Method for Pulse Velocity Through Concrete Practice for Capping Cylindrical Concrete Specimens Specification for Coai Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete Test Method for Density Absorption and Voids in Hardened Concrete Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing Test Method for Scaling Resistance of Concrete Surfaces Exposed to Deicing Chemicals Test Method for Making Accelerated Curing and Testing Concrete Compression Test Specimens Specification for Concrete Made by Volumetric Batching and Continuous Mixing Test Method for Abrasion Resistance of Horizontal Concrete Surfaces Test Method for Penetration Resistance of Hardened Concrete Test Method for Rebound Number of Hardened Concrete Specification for Expansive Hydraulic Cement Practice for Petrographic Examination of Hardened Concrete Test Method for Compressive Strength of Concrete Cylinders Cast in Place in Cylindrical Molds Test Method for Restrained Expansion of ShrinkageCompensating Concrete Test Method for Pullout Strength of Hardened Concrete Test Method for Evaluation of Cement Strength Uniformity From a Single Source Test Method for Measuring EarlyAge Compressive Strength and Projecting LaterAge Strength 816 Normas americanas importantes e 94499 2005 e 97905 e 98909a e 101209 e 101101 e 103804 e 107404 e 108410 e 110508a e 113805 e 115204 e 115710 e 120210 e 124005 e 160206 C171209 E 112009 Test Method for Abrasion Resistance of Concrete or Mortar Surfaces by the RotatingCutter Method Specification for Pigments for Integrally Colored Concrete Specification for Slag Cement for Use in Concrete and Mortars Test Method for Length Change of HydraulicCement Mortars Exposed to a Sulfate Solution Specification for Chemical Admixtures for Use in Producing Flowing Concrete Test Method for Expansion of Hydraulic Cement Mortar Bars Stored in Water Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity Method Test Method for PortlandCement Content of Hardened Hydraulic Cement Concrete Test Method for Length Change of Concrete Dueto Alkali Carbonate Rock Reaction Test Method for Abrasion Resistance of Concrete Underwater Method Test Method for AcidSoluble Chloride in Mortar and Concrete Performance Specification for Hydraulic Cement Test Method for Electrical Indication of Concretes Ability to Resist Chloride Ion Penetration Specification for Silica Fume Used in Cementitious Mixtures Specification for Mixing Water Used in the Production of Hydraulic Cement Concrete Test Method for Rapid Assessment of Static Segregation Resistance of SelfConsolidating Concrete Using Penetration Test Specification for WireCloth Sieves for Testing Purposes Normas britânicas e europeias importantes BS indica uma norma britânica antiga elaborada no Reino Unido BS EN indica uma norma europeia adotada como uma norma britânica e idêntica a uma norma nacional em todos os países da União Europeia bem como na Islândia Noruega e Suíça PD indica um documento publicado que não é uma norma britânica mas um docu mento orientação publicado pela British Standards Institution que orienta o uso de uma BS EN ou a amplifica wd indica uma norma cancelada Números entre parêntesis indicam o ano em que a norma foi reconfirmada BS 12 1996 wd BS CP 110 1 1972 BS 1461 1996 wd BS EN 1961 2005 BS EN 1962 2005 BS EN 1963 2005 BS EN 1965 2005 BS EN 1966 2010 BS EN 1971 2000 BS EN 1972 2000 BS EN 1974 2004 BS EN 2061 2000 BS EN 2069 2010 BS 410 1 2000 BS 410 2 2000 Portland cement The structural use of concrete Portland blastfumace cement Methods of testing cement Determination of strength Methods of testing cement Chemical analysis of cement Determination of setting time and soundness Pozzolanicity test for pozzolanic cements Methods of testing cement Determination of fineness Cement Composition specifications and conformity criteria for common cements Cement Conformity evaluation Cement Composition specifications and conformity criteria for low early strength blastfurnace cements Concrete Specification performance production and conformity Concrete Additional rules for selfcompacting concrete SCC Test sieves Technical requirements and testing Test sieves of metal wire cloth Test sieves Technical requirements and testing Test sieves of perforated metal plate 818 Normas britânicas e europeias importantes BS EN 450 1 2005 BS EN 4801 2006 BS ISO 565 1990 BS EN 678 1994 BS EN 679 2009 BS EN 680 2005 BS 8121 1975wd BS 8122 1995 BS 812102 1989wd BS 8121031 1985 2000 BS 8121032 1989 2006 BS 812104 1994 2000 BS 8121052 1990 BS 812106 1985 BS 812109 1990 BS 812110 1990 BS 812111 1990 BS 812112 1990 2000 BS 812113 1990 BS 812117 1988 2000 BS 812118 1988 2000 BS 812121 1989 2000 Fly ash for concrete Definition specification and conformity criteria Admixtures for concrete mortar and grout Test methods Reference concrete and reference mortar for testing Test sieves metal wire cloth perforated metal plate and electroformed sheet nominal side openings Determination of the dry density of autoclaved aerated concrete Determination of the compressive strength of autoclaved aerated concrete Determination of the drying shrinkage of autoclaved aerated concrete Testing aggregates Methods for determination of particle size and shape Testing aggregates Methods of determination of density Testing aggregates Methods for sampling Testing aggregates Method for determination of particle size distribution Sieve tests Testing aggregates Method of determination of particle size distribution Sedimentation test Testing aggregates Method for qualitative and quantitative petrographic examination of coarse aggregate Testing aggregates Methods for determination of shape Elongation index of coarse aggregate obsolescent Testing aggregates Method for determination of shell content in coarse aggregate Testing aggregates Methods for determination of moisture content Testing aggregates Methods for determination of aggregate crushing value ACV Testing aggregates Methods for determination of ten per cent fines value TFV Testing aggregates Method for determination of aggregate impact value AIV Testing aggregates Method for determination of aggregate abrasion value AAV Testing aggregates Method for determination of water soluble chloride salts Testing aggregates Method for determination of sulfate content Testing aggregates Method for determination of soundness BS 812123 1999 BS 812124 2009 BS 8821992 wd BS EN9321 1997 BS EN 9322 1999 BS EN9323 1997 BS EN 9325 2000 BS EN 9326 1999 BS EN9331 1997 BS EN 9332 1996 BS EN 9333 1997 BS EN 9334 2008 BS EN 9335 1998 BS EN 9336 2001 BS EN9337 1998 BS EN 9338 1999 BS EN 9339 2009 BS EN 93310 2009 BS EN 93311 2009 Normas britânicas e europeias importantes 819 Testing aggregates Method for determination of alkali silica reactivity Concrete prism method Testing aggregates Method for determination of frost heave Specification for aggregates from natural sources for concrete Tests for general properties of aggregates Methods for sampling Tests for general properties of aggregates Methods for reducing laboratory samples Tests for general properties of aggregates Procedure and terminology for simplified petrographic description Tests for general properties of aggregates Common equipment and calibration Tests for general properties of aggregates Definitions of repeatability and reproducibility Tests for geometrical properties of aggregates Determination of particle size distribution Sieving method Tests for geometrical properties of aggregates Determination of particle size distribution Test sieves nominal size of apertures Tests for geometrical properties of aggregates Determination of particle shape Flakiness index Tests for geometrical properties of aggregates Determination of particle shape Shape index Tests for geometrical properties of aggregates Determination of percentage of crushed and broken surfaces in coarse aggregate particles Tests for geometrical properties of aggregates Assessment of surface characteristics Flow coefficient of aggregates Tests for geometrical properties of aggregates Determination of shell content Percentage of shells in coarse aggregates Tests for geometrical properties of aggregates Assessment of fines Sand equivalent test Tests for geometrical properties of aggregates Assessment of fines Methylene blue test Tests for geometrical properties of aggregates Assessment of fines Grading of filler aggregates air jet sieving Tests for geometrical properties of aggregates Classification test for the constituents of coarse recycled aggregate particle size distribution Sieving method 820 Normas britânicas e europeias importantes BS EN 9342 2009 BS EN 9345 2007 BS EN 9346 2001 BS EN 1008 2002 BS 1305 1974 BS 1370 1979 BS EN 17441 2009 BS 18815 1984wd BS 1881103 1993 BS 1881105 1984 wd BS 1881108 1993 wd BS 1881110 1983 wd BS 1881112 1983 BS 1881113 1983 BS 1881115 1986 wd BS 1881119 1983 BS 1881120 1983 wd BS 1881121 1983 BS 1881122 1983 BS 1881124 1988 BS 1881131 1998 BS 1881201 1986 Admixtures for concrete mortar and grout Concrete admixtures Definitions requirements conformity marking and labelling Admixtures for concrete mortar and grout Admixtures for sprayed concrete Definitions requirements conformity marketing and labelling Admixtures for concrete mortar and grout Sampling conformity control and evaluation of conformity Mixing water for concrete Specification for sampling testing and assessing the suitability of water including water recovered from processes in the concrete industry as mixing water for concrete Specification for batch type concrete mixers Specification for low heat Portland cement Tests for chemical properties of aggregates Chemical analysis Testing concrete Methods of testing hardened concrete for other than strength Testing concrete Method of determination of compacting concrete Testing concrete Method for determination of flow Testing concrete Method for making test cubes from fresh concrete Testing concrete Method for making test cylinders from fresh concrete Testing concrete Methods of accelerated curing of test cubes Testing of concrete Method for making and curing no fines test cubes Testing concrete Specification for compression testing machines for concrete Testing concrete Method for determination of compressive strength using portions of beam broken in flexure equivalent cube method Testing concrete Method for determination of the compressive strength of concrete cores Testing concrete Method for determination of static modulus of elasticity in compression Testing concrete Method for determination of water absorption Testing concrete Methods of analysis of hardened concrete Testing concrete Methods for testing cement in a reference concrete Testing concrete Guide to the use of nondestructive methods of test for hardened concrete BS 1881207 1992 BS 1881209 1990 BS ISO 19208 2009 BS EN 199211 2004 BS EN 19923 2006 BS 3148 1986 BS 38921 1997 BS 38922 1996 BS 3963 1974 1980 BS 4550 3 1978 BS 50752 1982 wd BS 53281 1997 wd BS 53282 2002 wd BS 53284 1990 wd BS ISO 57251 1994 BS 6089 2010 PD 66821 2009 BS 7542 1992 BS811011997 BS 8500 1 2006 BS 8500 2 2006 BS EN 12350 1234567 2009 BS EN 1235089101112 2010 BS EN 123901 2000 BS EN 123902 2009 Normas britânicas e europeias importantes 821 Testing concrete Recommendations for the assessment of concrete strength by neartosurface tests Testing concrete Recommendations for the measurement of dynamic modulus of elasticity Testing of concrete Part 8 Determination of drying shrinkage of concrete for samples prepared in the field or laboratory Eurocode 2 Design of concrete structures General rules and rules for buildings Eurocode 2 Design of concrete structures Liquid retaining and containing structures Methods of test for water for making concrete Pulverizedfuel ash Specification for pulverized fuel ash for use with Portland cement Pulverizedfuel ash to be used as a Type I addition Method for testing the mixing performance of concrete mixers Methods of testing cement Physical tests Introduction Concrete admixtures Specification for airentraining admixtures Concrete Guide to specifying concrete Concrete Methods for specifying concrete mixes Concrete Specification for the procedures to be used in sampling testing and assessing compliance of concrete Accuracy trueness and precision of measurement methods and results Assessment of in situ compressive strength in structures and precast concrete components Complementary guidance to that is given in BS EN 1379 Aggregates Aggregates for concrete Guidance on the use of BS EN 12620 Method of test for curing compounds for concrete Structural use of concrete Code of practice for design and construction Concrete Complementary British Standard to BS EN 2061 Method of specifying and guidance for the specifier Concrete Complementary British Standard to BS EN 2061 Specification for constituent materiais and concrete Testing fresh concrete Various tests Testing fresh concrete Selfcompacting Testing hardened concrete Shape dimensions and other requirements for specimens and moulds Testing hardened concrete Making and curing specimens for strength tests 822 Normas britânicas e europeias importantes BS EN 123903 2009 BS EN 123904 2000 BS EN 123905 2009 BS EN 123906 2009 BS EN 123907 2009 BS EN 125041 2009 BS EN 125044 2004 BS EN 12620 2002 BS EN 12878 2005 BS EN 130551 2002 BS EN 13670 2009 BS EN 144872 2006 BS EN 14647 2005 BS 15743 2010 Testing hardened concrete Compressive strength of test specimens Testing hardened concrete Compressive strength Specification for testing machines Testing hardened concrete Flexural strength of test specimens Testing hardened concrete Tensile splitting strength of test specimens Testing hardened concrete Density of hardened concrete Testing concrete in structures Cored specimens Taking examining and testing in compression Testing concrete Determination of ultrasonic pulse velocity Aggregates for concrete Pigments for the colouring of building materiais based on cement andor lime Specifications and methods of test Lightweight aggregates Lightweight aggregates for concrete mortar and grout Execution of concrete structures Sprayed concrete Execution Calcium aluminate cement Composition specifications and conformity criteria Supersulfated cement Composition specifications and conformity criteria Índice de nomes Utilizemos a segunda entrada Abrams D A para exemplificar a organização deste índice os números 29 285 e 289 são as páginas em que são feitas referências a Abrams 425 é a referência da publicação conforme apresentada na lista de referências ao final do capítulo e 192 é a página em que o número de referência aparece no capítulo AbdelJawad Y 731 344345 Abrams D A 29 285 289 423 222223 425 192 8103 405406 8108 405408 ACI 3R 256 8182 264 8788 ACI l 16R 446 194195 ACI IR 147 770771 ACI 2012R 1042 526527 531533 1192 564565567568 570573583585 588590 13109 735736 ACI 207IR 854 413414 ACI 2072R 1034 547548 548552 ACI 2074R 84 417418 ACI 209R 980 453455 487488 ACI 210R 1041 546548 ACI 2111 145 757759 782788 ACI 2112 1419 792794 ACI 2113 470 201205 144 787789 ACI 21l4R1416 790792 ACI 2123R 467 218219 235237 54 259 260 275277 279280 1194 568569 ACI 2124R 552 272273 275277 ACI 213R 13141 718722 728731 734737 740741 ACI 214 1418 764765 1429 767768 ACI 214IR 1221 650i51 ACI 221R 336 184185 ACI 222R 1182 585586 ACI 223 991 465467 1094 544546 ACl225R297172 1390678 1417 772773 ACI 226IR 1332 69i92 695i96 ACI 2263R 1318 684685 688i90 ACI 228IR 12122645i47 653i59 ACI 234R 13159 695i96 ACI 304R 476 223224 229230 239240 ACI 304IR 475 240241 ACI 3042R 4114 230231 233237 ACI 3045R 13142 730 ACI 3046R 4113 220221 ACI 305R 814 376378 415418 997 441442 ACI 306R 855 418423 ACI 308 79 341342 860 417418 ACI 309R 473 241245 ACI 309IR 474 242243 ACI 318 6118 326327 998 435437 1156 583585588590 12124626627637 638 642644 13116 688i90 695i96 702703 734735 148 757762 767768 771774 794 ACI 363R 999 435436 1391 705706 712714 1422 765766 ACI 506R 434 237239 ACI 5062 12133 644i46 ACI 515IR 1093 526529 ACI 5172R 243 9798 827 385387 390 391 996 463465 ACI 523IR 13118744745 ACI 5233R 1420 794 ACI Committee 267 8990 Acker P 975 444445 9148 478479 9150 476 1394717718 824 Índice de nomes Adams A B 527 2526 267268 Agrément Board 235 7275 Aitcin PC 1912223266 8990 271 8990 55 274275 517 277278 521 271 273274 277278 795 356357 823 381382 422423 852 411412 969 436437 1038 544546 1135 573 574 1151 574575 1161 583585 12117 659660 13416997001347 699700 1353 702703 1357 697699 702704 1363 709710 715716 1364 705706 1373 714 1374 712713 1378 705706 1379 704705 709713 Akashi T 12134 652653 AlAmoudi O S B 1170 594595 13138 702703 Alasali M M 10113 543544 10117 542 AlEesaA S S 13127701702 Alexander K M 343 123124 6112 287 12128 627628 Alexanderson J 882 383384 Alford N McN 681 306 AlGahtani A S 1169 595596 1348 702703 AlHussaini MJ 1167 593594 Ali M A 1143 572573 1434 790791 Ali M G 10114 540541 AlManaseer A A 4102 192193 4106 207 208 9153 474475 1288 636637 Almudaiheem J A 972 446447 453455 983 456457 AlMurshidi K 12108 649651 Alonso C 1174 597598 AlRawi R S 12108 649651 AlSaadoun S S 1169 595596 1348 702703 AlTayyib A J 85 394396 1178 585586 Amasaki S 12125654655 12134652653 Ambroise J 253 8687 American Petroleum Institute 221 7274 9293 American Society of Concrete Contractors 13160 682684 Andrade C 28 9596 1174 597598 1181 594595 Antrim J D 750 358359 Araki K 223 7475 Arioglu E 12148 635636 Arni H T 156 4446 ArtiguesTexsa J C 13122697698 Ashworth R 555 264266 Aspdin J 2 Assimacopoulos B M 749 357358 Attiogbe E K 6111 316317 9100 431432 Attolou A 975 444445 Austin S A 838 396397 1333 692693 13108 736737 13127 701702 Australian PreMixed Concrete Association 12 7 5 610612 Ayuta K 6101320321324 Aziz M A 13155 744745 Baalbaki M 1395 711 Baalbaki W 1373 714 Baerland T 1040 544546 Bahramian B 341 117119 Bãhrner V 203205 Bajza A 1293 632634 Bakker R 258 8182 1191 593594 1343 694696 13126 694695 Balaguru P N 1425 760761 Balázs G L 782 359361 Baldini G 276 8687 Baldwin H W 117 1617 Balendran R V 970 436439 Ballivy G 1373 714 Bamforth P B 10132516518 Bandyopadhyay A K 939 437438 Banfill P F G 511 262264 Banthia M 1160 578579 Barber P 457 249250 Barker M G 12138 658659 Barnes B D 364 123124 880 376378 Barnes R A 13140 735736 Baron J 194 3536 379 150154 469 249250 973 441442 10136 539540 542544 Bartlett F M 12121 626627 Bartos P 456 194195 198199 Base G D 9102 440441 Bastgen K J 968 437438 Bavelja R 436 249250 Bafant Z P 682 309310 9146 488489 9157 478479 1294 712713 634635 Beaton R J 12130 649651 Beattie A 12150 607608 Beaudoin J J 187 4244 380 151 512 261264 635 293 665 295297 299 300 695 317 10118 540541 Beaufait F W 445 228229 Bellander U 755 339 1296 639640 12105 641643 657658 12123 661662 Belliston H B 722 367368 369 BenBassat M 729 339 1092 516518 521523 Benaissa A 9145 478479 Bennett E W 219 7275 236 7475 743 352355 357358 941 450452 474475 Bensted J 212 7274 7879 10139 529530 Bentur A 859 417418 883 383386 10126 532533 12127 639040 135 696698 13101 688690 Bentz D P 197 3132 1345 699700 BenYair M 1091 537 Beresford F D 861 415416 Berg O Y 621 308309 656 314 Berge Y 864 415416 Berger R L 537 262264 10123 514515 Berhane Z 182 3839 Berke N S 11 72 597598 Bernal J D 120 1618 3536 920 443444 921 443444 Berner D 849 408411 Best C H 9137 480482 Best J F 479 216217 235237 Bianchini A C 10105 548552 Biczok 1 1071 526527 Bied J 9495 Bielak E 4120 217218 Bier A Th 1067 518519 523526 Bijen J M 910 443444 10129 538539 Bilodeau A 24180811330 688690 13124 690091 Bingham E C 207208 Birchall J R 550 264265 Birkimer D L 8111 402403 Bisaillon A 1045 514515 Bischoff B H 780 362363 791 360361 Bishop F C 682 309310 Bjerkeli L 684 309310 Blaine R L 2325 7172 7475 8182 8687 8990 261263 709 156 4446 Blakey F A 86141541610104 525526 Blanks R F 1238 632035 Bloem D L 137 4445 5657 35 124125 316165 166 328180182 342 121122 180182 526 265266 660 301 742 345346 889 394398 400 1223 621022 628631 644646 1231 627028 1245 636637 Bloomquist D 367 127128 Bobrowski S 1173 598599 Bogue R H 9 10 4850 12 9 3536 3839 4243 17 1314 4445 132 3941 27 7778 Bonn G M 9133 474475 Bonnell D G R 890 394396 Bonner D G 1321 684085 Índice de nomes 825 Bonzel J 1021 511512 515517 Borge O E 946 442443 Bortolotti L 6104 325 Bostvironnois JL 1356 699700 712713 Botton J D 13154 741743 Boulay C 963 432433 1271 612613 Boussion R 4116 221222 Bradbury 1 4123 220221 Bragg R H 147 1415 735 338 Braun H 196 7 Bredenkamp G L 835 390391 Bredenkamp S 835 390391 Breitfeller D 1147 560 Bremner T W 13104730733 Bresler B 679 314 Bresson J 471 243244 Brewer H W 899 391392 Brierley R W 718361365 British CementAssociation 10112 539540 13146 739740 Brivot F 1074 529531 Brook J W 816 422423 BrookK M 13119741742 Brooks J J 467469 541278279971 450 452 476 977 446447 984 435436 454455 491493 9142 488489 9143 490491 Brooks S A 272 9091 104105 Brown E H 9131 491493 Brown L S 111 1314 140 48 1119 578579 Brown M L 464 220221 Brownyard T L 124 2830 3234 3739 66 290 292 293 891 394396 Brodda R 372179180 Brousseau R 695 317 Brotschi J 17 6 48 Brunauer S 113 1516 145 2325 162 1619 165 45 313 149 Brusin M 471 243244 BrydenSmith D W 12129 658659 Buckley K J 1286 626627 Buen J M J M 1346 697099 Buenfeld N R 7101 363365 Buil M 9150 476 Building Research Establishment 282 104105 723 369 724 369 10135 532533 13134 740741 Building Research Station 435 192193 Bulletin du Ciment 1029 536537 1030 536 537 10125 525526 Bungey J H 1298 639040 12135 655656 658659 661 12137 658659 826 Índice de nomes Burg G R U 489 228229 Bürge T A 522 271 Burke E 231 8485 BushnellWatson S M 240 9697 Butcher W S 1233 626627 Butler W B 1187 594595 Bye G C 181 1617 Byfors K 1198 594595 Byrne J G 1219 620021 628030 Cabrera J G 238 7981 13121 701702 Cadoret G 1380 715716 1382 711 Calleja J 171 5354 Cameron G 1144 573574 Campbell G M 134 680081 14l 773774 Canadian Standards Assn 10111 543544 13131 705706 715716 Cao H T 1324 690091 Caratin H 1262 658659 661 Carette G G 269 8990 842 401402 405 406 845 401402 1358 699700 Carino N J 653 308309 697 324 699 322323 6100 320321 6105 326 327 12136 657058 12140 656659 CarlesGibergues A 1339 697098 Carlson R W 1111314129 3839 136 4243 978 460461 13148 736737 737738 Carman P C 2324 Carmichael J 1385 718719 Carrasquillo P M 1272 612013 1274 610 612 1331 690091 Carrasquillo R L 785 354357 1077 532533 1272 612013 1274 610012 1325 688090 1331 690091 Carreira D J 967 432433 435436 Carter P D 1072 502 Castillo C 848 402405 Causse G 1383 711 Cebeci O Z 440 192193 821 417418 CEB 13152740741 CEBFIP 12l 619020 Cement and Concrete Assn 881 378381 Centre dInformation de Industrie Cimentiere Belge 112 560 561 Chaallal O 795 356357 1363 709710 715716 Chabowski A J 12129 658059 Chakraborty M 856 404405 Chamberlin W H 873 384385 Chan YW 9152 476 Chang TP 682 309310 Chapman G P 344 144145 Charest B A 817 422423 Charonat Y 4116 221222 Chatterji S 373 150 10119 539540 543544 Chefdeville J 933 460462 Chen H 384 154155 10120 543544 Chen WF 965 431433 1350 700702 Cheng C L 13107 744745 Cheong K H 488 228229 Chern JC 9152476 Cheung M S 818 381382 422423 823 381382 959 436437 969 436437 Chew M Y L 841 406407 Chikada T 828 386387 Chin D 520 261263 Chiocchio G 530 274275 1082 530531 Chojnacki B 1269 651052 Christen H U 1028 535536 Chu KH 967 432433 435436 Chung H W 1261 661 Cigna R 771 363365 Cioffi R 178 1819 666 297298 CIRIA 9160 460461 Claisse P A 13121 701702 Clifton J R 671 299300 792 359361 Cochet G 1177 594595 Cohen M D 169 2526 270 8990 989 467469 990 467469 9103 440441 10126 532533 1350 700702 Collepardi M 2 76 8687 Collings B C 219 7275 Collins A R 318 166169 41 194195 195198 201202 117 560 Collins R J 278 103105 Collis L 338 113115 125127 144145 175 177 356 146147 357 146147 Concrete Society 548 279280 721 349351 1033 547548 551 548549 1096 504510 516518 1225 663665 12100 639044 Conjeaud M L 1084 537 Cong X 1344 700702 Cook D J 280 8687 Cook J E 1424 760761 Cook G C 424 228229 Cook R A 6114 299 1046 504505 Cooper 1 457 249250 Copeland L E 112 1415 3738 126 3234 128 3435 147 1415 148 2627 3234 3637 149 1415 45 735 338 884 387389 102 510511 104 511512 105 511514 111 564565 Coppetti G 829 386388 Corish A T 716 349351 Cortez E R 59 259260 817 422423 Costa U 277 8687 CP 1141948 1412 760761 771772 CP 1141969 1410 771772 Crahan J 257 9798 Cramer S M 71 348349 Crammond N J 279 104105 Criaud A 1380 715716 Croft J 1286626627 Cruz C R 832 396398 Cui Q Y 75 338 Cumming N A 4101 220221 CUR 453 240241 1312 679680 682683 685687690691 Currie R J 1058 519521 Cusens A R 44 201203 210 Cusick R W 986 466467 Czarnecka E T 353 120121 Czernin W 15 1013 Daerga P A 789 358359 Dahl G 455 245247 Dahms J 766 359361 Damer S A 280 8687 Dan Y 828 386387 Darwin D 6111316317960 438439 9100 431432 Daube J 258 8182 13126 694695 Davey N 131 3940 320 166169 81 406 407 887 390391 13150 736738 Davidson M G 896 422423 Davies G 381 152154 Davis H E 917 442443 9131 491493 Davis R E 136 4243 924 451 452454 472473 477 486488 9131 491493 Day R L 669 299 9154 478479 1290 635636 1321 684685 de Andrade W P 260 8687 DeFore M R 156 4446 de Haan Y M 1315 679680 683685 688690 de Larrard F 6109 326327 963 432433 12716126131347 699700 1356 699700 712713 1368 707708 1375 715717 1393 706707 1394 717718 Deloye FX 1073 527528 Department of the Environment 449 233 235 Desayi P 944 434435 Dettling H 840 394396 Detwiler R J 874 376378 10142 503 1139 595597 132 680681 692693 133 680681 134 680681 141 773774 Dewar J D 345 145146 414 209211 213215 Dhir R K 485 249250 Índice de nomes 827 Diamond S 119 1516 160 1518 2526 163 3234 360 150 364 123124 366 150 151 Dias W P S 846 402405 9147 480482 Dilger W H 467469 984 435436 454455 491493 1268 646648 Dilly J 1243 636637 DIN 1045 386 162163 DIN 1048 10131 514515 Diruy M 839 396398 Divet L 715 351352 Do MT 783 351354 358359 795 356357 Dodson C J 885 378380 Dodson V 461 215216 51261262268 270 274277 831 385386 Doell B C 413 192193 Dohnalik M 159 5152 Dolch W L 364 123124 9103 440441 Dõrr H 174 1516 Double D D 681 306 Dougill J W 6119308309 Douglas E 239 8081 241 8081 Dransfield J M 534 261263 Dron R 1074 529531 Dubovoy V S 13123 692696 Duda W H 254 8182 1099 542 Duranni A J 848 402405 Dutron P 229 9394 Edahiro H 658 287 Edwards A C 484 249250 Edwards L N 350 166 Edmonds R N 273 104105 Efes Y 265 7475 10137 524525 Egan P 534 261263 Ekberg C E Jr 749 357358 ElDiebA S 10109514515 Ellis W E Jr 1187 594595 Elvery R H 12146661 Emery J J 13128 694695 Emmett P H 145 2325 313 149 Emoto Y 1361 702703 Erlin B 4108 211212 Erntroy H C 324 170172 612 303 1411 767768 794799 1427 767768 Eshenour D L 1 58 46 Evans R H 1216 619620 Famy C 10143 535536 Fagerlund G 1142 570571 575576 1158 579581 Fardis M N 1035 518519 1056 521523 10130 505506 828 Índice de nomes Farkas E 7102 348349 Farrar J R 776 363365 Farrington S A 1173 598599 Fattuhi N I 510 265267 83 414416 1078 527528 Feldman R F 153 3637 635 293 667 299 1352 702703 Féret R 194195 285 286 291 Fidjest0l P 13122 697i98 Figg J W 1022 509510 Fiorato A E 1354 712713 FIP 1355 697704 706707 13115 731732 FitzGibbon M E 865 410411 413414 866 410414 Flaga K 159 5152 Flint E P 18 1314 Fondriest F F 8111 402403 Fookes P G 356 146147 357 146147 369 145146 Foot K B 1397 711 Forbrick L R 129 3839 Ford C L 130 3839 Forde M C 719 361365 Forssblad L 447 241242 Poster B 529 267271 Poster C W 134 4142 45 Fowler D W 785 354357 12131 624 63i33 Fox E N 131 3940 Fox R A 338 113115 125127 144145 175177 Foy C 1160 578579 Fraay A L A 1315 679i80 683685 688 690 1346 697i99 Franklin R E 639 301 302 1411 767768 794799 French W J 361151362 154155 Friden C 762 358359 Frigione G 178 1819 259 8182 666 297298 13125 692i93 Fu Y 992 466467 Fuchs J 6109 326327 Fujimori T 487 230231 Fuller W B 163164 Furumura F 898 391392 Fwa T F 784 356357 Gagné R 116158358513130 717718 Gagnon D 13130 717718 Galloway J W 759 357358 764 357358 799 356357 934 434437 12109 626i27 Gamble B R 758 356357 Ganin V P 7 73 363365 Garboczi E J 1345 699700 Gardner N J 6120 326 818 381382 422 423 959 436437 Gariner E M 694 316317 Garnett J B 421 247 Gatfield E N 623 299300 Gauthier E 6102 322323 Gaynor R D 316 165 166 342 121122 180182 363 117119 145146 478 227228 714 345348 351352 825 376378 982 447449 1128 574575 1133 574575 1154 573574 1195 573574 1245 636i37 12101 641 643 1413 773774 Gebler S 491 238239 492 238239 5 7 261262 53127527612111 644 646 1314 687i89 George C M 250 103104 Georgsron L 762 358359 Gerwick B C Jnr 498 239240 4100 239 240 786 357359 849 408411 13100 731732 Geymayer H G 734 361363 Ghali A 945 440441 484486 Ghorab H Y 4103 192193 Ghosh S 1311 679i80 Giaccio G 688 314 993 439440 GiertzHedstrom S 19 1314 Gilkey H J 674286 287 Gillen M 832 396398 Gillott J E 348 154155 353 120121 638 301 10116542 Gj0rv O E 4104 207208 689 317 6107 326327 874 376378 1040 544546 1086537 1139595597 1146574 575 1150 574575 1197 594595 133 680i81 13517027031359 700702 13105 732733 13106 733735 13110 723724 728 730731 13112734735 Glanville W H 318 166169 41 194198 201202 Glass G K 1185 593594 Glasser F P 185 3233 549 273274 1392 679i80 Glasser M 1075 530531 Glassgold 1 L 495 238239 Glucklich J 9132 489491 Goldbeck A J 329 150 Goldman A 1350 700702 Goiii S 28 9596 1181 594595 Gonnerman H F 24 6769 710 348349 875 386390 125 609ilO 613il4 12 40 618 634i36 Gonzales B F 390 184185 Goodsall G D 484 249250 Goodwin S E 8110 392394 Gopalakrishnan K S 945 440441 484486 Gorse JF 1368 707708 Goto S 8113 378380 Goto Y 851 408410 Gottlieb S 8 Gouda G R 189 2830 634 295297 299300 Gourdin P 1 57 4445 46 Graham J R 12106 642644 Gramlich C 108 542 Gray W H 750 358359 Gregory R 754 359361 Green H 661 303 752 359361 Greening N R 150 1415 545 262264 Greer WC Jr 12115624 142769770 Grieb W E 1248 653654 Grieu J J 933 460462 Griffith A A 306308 617 305 Grossman J S 12114 641643 Groves G W 681 306 Grudemo A 633 295296 Gruenwald E 651 322323 Grzybowski M 979 460461 Gu P 380151 10118540541 Guidali E 692 314 1389 700702 Guo ZH 685 313314 961 434435 Gustaferro A H 8103 405406 Gutt W 278 103105 Gutteridge W A 73 334 338 Guruswami A 9134 476 Haddad R 731 344345 Haisman B 753 359361 Halabe U B 727 361363 Hall C 1098 509510 1283 639640 Hamabe K 58 259260 Hammer T A 1386 726728 729 Hammond E 774 363368 Hanaor A 1050 512514 Hanayneh B J 490 228229 Hanehara S 220 7879 Hanna B 1339 697698 Hanna E 517 277278 Hanna WC 10l 540541 Hannant D J 640 304 305 8101 402403 1286 626627 Hansen H 1258 617619 Hansen T C 8114 394396 952 453454 953 456459 479480 482 9129 488 489 10106548552 1316684685 Índice de nomes 829 Hansen W 972 446447 453455 983 456 457 9144 474475 Hansen W C 121 2021 347 154155 Hanson J A 879 386387 1433 792793 Hansson C M 730 363365 Hansson 1 L H 730 363365 Haque N M 1290 635636 Harada T 898 391392 Hard R 458 208210 Hardcastle J 729 339 1092 516518 521523 Harding H M 764 357358 799 356357 934 434437 12109 626627 Hardman M P 544260261 Harmathy T Z 833 392394 Harper F C 890 394396 Harris P 193 45 Harrison T A 188 5557 78 343344 Harrison W H 355 133134 1176 593594 Harsh S 960 438439 Hasanain G S 820 415416 Hass W E 113 1516 314 155156 Haug M D 4102 192193 4106 207208 Hausmann D A 769 361363 Havdahl J 13129 703704 Hayashi M 6101 320321 324 Hayes J C 113 1516 128 3435 148 2627 3234 3637 105 511514 Hearn N 6113 295296 6115 299 Hegner R 1421 766767 Heijnen W M M 10122543544 Heller L 1091 537 Helmuth R A 877 376380 8100 394397 116560 1117570571 13156682 683 Henry R L 772 779780 1012 506507 Hermann V 968 437438 Hertz K D 847 402403 Hester W T 498 239240 786 357359 1253 610612 615616 13100 731732 Hewlett P C 4119 235 533 261263 267 268 539 272273 146 789 Higginson E C 3511801821276 628629 Highway Research Board 332 151 1121 578579 Hilal M S 4103 192193 Hill Betancourt G 448 215216 Hilsdorf H K 481 249250 637 315 678 309312 91114714731256 612613 Hime W G 151 2223 438 249250 4108211212 10144535536 1140 588590 Hirst G 9140 483 490491 830 Índice de nomes Ho D W S 75 338 1036 525526 1180 593594 Ho N Y 485 249250 Hoadley P G 445 228229 Hoarty J T 1138 573574 Hobbs D W 275 103104 382 152154 383 152154 388 166169 645 304 646 310312 647 310311 313314 675 309310 916 456457 1066 523 524 10128540542 1310680681 Hobbs J M 1016 546547 Hoff G C 985 465467 1188 593594 13151 739740 Hogan F J 13132 691693 Holland T C 432 238239 4100 239240 1340 696697 Holm T A 13104 730733 13143 728 729 734737 Hooton R D 6113 295296 6115 299 992 466467 10109 514515 10142 503 1349 699704 13128 694695 Hope B B 9134 476 Horiguchi K 1065 524525 1313 679680 Houghton D L 946 442443 Houk 1 E 946 442443 Houst Y F 9104 462463 Hover K C 6913146114 299 6116 314 962 431432 1046 504505 1141 597598 1371 713716 Howdyshell P A 477 249250 Hsu T C 676 314 686 307311 787 356 357 790 358359 Huang CY 1352 702703 Hudec P P 1196 580581 Huet C 726 369 Hughes B P 262 8788 341 117119 718 361365 726 369 754 359361 1078 527528 Hulsbos C L 746 356357 Hummel A 63 289 H ussain S E 11 62 59 5597 Hussey A V 216 9697 106107 lbrahim L A M 12146661 ICEIStructE Joint Committee 417 242244 Ichise K 1250 626627 Idorn G M 245 8081 1323 685688 1336 693695 1369 691694 lllingworth J R 451 235 lllston J M 9154 478479 Imai S 794 351353 lndelicato F 1278 639641 Inge J B 6 71 299300 Isabelle H L 732 346347 Ishida H 13136740741 Issaad A 1333 692693 Ista E 515 271 1 Struct E and Concrete Society 1384 726 728 ltani R Y 490 228229 Ivanusec 1 6112 287 Jackson P J 716 349351 Jaegermann C H 859 417418 883 383 386 12127 639640 13101 688690 Jetfery J W 120 1618 3536 920 443444 Jenkins R S 12126 655656 Jennings H M 464 220221 Jensen A D 10119 539540 543544 Jensen J J 684 309310 Jeragh A A 796 356357 Jessop E L 9135 476 Jésus B 1177 594595 Johansen R 9137 480482 Johansson A 450 233 234 459 233 235 Johansson L 8109 406407 Johnson 1 2 Johnson R A 10115 539540 Johnston C D 1360 702703 Jolicoeur C 521 271 273274 277278 1151 574575 Jones F E 139 46 Jones R 619 299301 308310 623 299 300 912 439440 1213 616617 Jonkers H M 556 279280 Jordaan 1 J 758 356357 Jornet A 692 314 1389 700702 JSCE 1342 692695 Jumppanen UM 843 402405 Jurecka W 426 220221 Justnes H 13129 703704 Kabeya H 1175 588590 Kadlecek V 1291 635636 Kahallaf T A 820 415416 Kaminski M 183 3940 Kanda T 857 381382 Kantro D L 149 1415 45 4105 201202 554 277278 Kaplan M F 33 120122 124125 34 121123 619 299301 308310 625 303 631 325 Karl S 13103 735736 Kasai Y 493 247248 Kausel E A 727 361363 Kawakami H 641 304 Kazizaki M 4118 224226 658 287 995 435436 1381 706708 714716 Keen R A 1243 636637 Keene P W 630 325 911 437438 925 449450 460461 929 450452 1199 562563 1222 621622 Kelham S 1060 524525 Kelley A 247 9899 Kelly J W 205206 136 4243 46 206207 954 458460 Kempster E 352 117119 430 233 431 235 Kenington H W 222 9899 101103 9123 474475 Kenn M J 1017 546547 1019 547548 Kennedy J B 221222 670 1431 761763 Kesler C E 744 356359 748 356357 986 466467 10105 548552 1214 616617 Kettle R 1037 544546 Khalil S M 170 45 543 264265 Khan T S 825 376378 982 447449 Khang MH 1197 594595 Khayat K H 2 71 8990 498 239240 1357 697699 702704 13158 735736 Khoury G A 846 402405 8112 402403 9147 480482 10134 527528 Kielland A 1258 617619 Kikukawa H 4107 207209 Killoch D G 73 334 338 1061 519521 Kilpi E 812 420422 King J W H 1212612613 1246648649 King T M J 639 301 303 Kirkaldy J F 128129 Kirkham R H H 310 138139 Kishar E A 4103 192193 Kjellsen K O 874 376378 1139 595597 133 680681 Klaiber F W 798 358359 Klieger P 48 213215 643 322323 644 324 7 77 340342 7102 348349 8 70 378382 97 436437 1112 563565 1113583585 1114570572 1314 687689 Knab L I 671 299300 792 359361 Knõfel D 167 10 Knudsen T 168 9 Kobayashi K 10110 525526 Kobayashi S 468 218219 Koch R 1268 646648 Kohno K 223 7475 261 8687 Kajioka Y 487 230231 Kokubu M 98 466467 Índice de nomes 831 Kolek J 418 243244 Kollek J J 1053 517518 Komlos K 6103 325 Kong H L 1070 527528 Kõnig G 1372 713714 Kordina K 9111 471473 Korhonen C J 59 259260 817 422423 Kosteniuk P W 480 245246 Kowalczyk R 1268 646648 Koyluoglu O S 12148 635636 Kozeliski F A 483 227228 Kozirev S P 1018 546547 Krell J 149 772773 Krenchel H 964 432433 Kress V 1147 560 Krishnan S 944 434435 Kristensen L 8114 394396 Krokosky E M 672 293 Kronlõf A 385 163164 Kruger D 835 390391 KrzywoblockaLaurow R 354 121123 Kuczynski W 624 301 Kukko H 812420422 1376716717 Kupfer H 678 309312 5657 612613 Kurita M 819 416417 Kurtz G K 1012506507 Kusaka M 9101 484486 Kutti T 761 358359 LaBonde E G 151 2223 Lachance L 1257 615616 Lafuma H 214 9596 Lai P S H 13l 690691 Lambert P 1164 592593 Lamberton B A 463 240241 Lambotte H 9138 484486 Lammiman S A 544 260261 LammkeA 1183590591 Lamond J F 12119 650651 Lane D S 10142 503 143 769770 Lane R O 479 216217 235237 1032 544545 Lankard D R 8111 402403 Laplante P 1038 544546 1135 573574 1374 712713 Larbi L A 657 316317 1049 504 1346 697699 Larive C 1375715717 Lauer K R 1079 531532 537 Lauritzen E K 335 184185 Law K S 1261 661 Lawrence C D 152 2830 1052 515518 Lawrence F V 537 262264 832 Índice de nomes Lea F M 2326 ll 9 1920 2526 3738 47 5354 l14 1516 3536 45 46 l38 4445 l39 46 l42 3435 26 7778 8485 9597 215 9596 283 104105 49 192193 56 264265 620 308310 741 345346 81 406 407 87 402403 919 443444 446447 450452 455456 461462 922 443445 450452 461462 107 508510 528529 531532 537 Leber 1 10104 525526 Le Camus B 9119 484486 Le Chatelier H 1314 1617 3436 4850 5254 70729596 Lecomte A 387 163164 Ledbetter W B l93 45 368 151152 464 220221 Lee DY 798 358359 Lee M K 13107 744745 Lee S C 488 228229 Legatski L A 13144 738740 Lenschow R 684 309310 Lerch W 17 1314 4445 l30 3839 l32 3941 l41 4850 l46 5253 24 6709 334 152154 710 348349 737 335 342343 915 442443 928 450452 474475 Lessard M 1363 709710 715716 13135 711 1415790791 Lew H S 650 320322 655 322323 699 322323 6105 326327 Lewandowski R 1329 690091 Lewis R K 1036 525526 1180 593594 LHermite R 622 299300 914 440444 446447455456460461476478479 480482 933 460462 955 445446 455459 466467 128 613014 Lhopitallier P 232 9596 Lisk W E A 427 192193 Liszka W Z 9141 484487 Litvan G G 1149 576577 Litvin A 491 238239 722 367369 8110 352354 Liu D 668 295299 Liu T C 1039 544546 1289 646048 Liu WY 1287 637038 Lloyd J P 744 356359 Loat D R 236 7475 941 450452 474475 Lobo C l69 2526 989 467469 Loke Y O 13120 744745 Loo Y H 9102440441 12132642044 Lorman W R 931453454487488 Lossier H 92 463465 Lott J L 744 356359 Loudon A G 317 166169 768 369 897 391393 Lowe P G 636 308309 Ludirdja D 10123 514515 Lukas J 8107 396398 400 Luke K 517 277278 Luther M D 432 238239 9144 474475 1340 696097 Lydon F D 970 436439 13111 730731 Lynsdale C J 238 7981 McCarter J 719 361365 McCoy W 1 l58 46 416 190192 433 190193 McCurrich L H 544 260261 McDonald J E 810 390394 1289 646048 MacGregor J G 521 271274 277278 11515745751227 645048 12121 626027 McHenry D 9126 488491 1227 645647 646048 Maclnnis C 480 245246 1126 563565 1196 580581 Mclntosh J D 39 138139 324 170172 325 172174 327 179181 13154 741742 742743 McKisson R L 757 347348 McLaughlin J F 750 358359 McMillan F R 739 348349 McNamara C C 1238 632035 McNicholl D P 1423 760761 McVay M C 1069 527528 Madandoust R 12137 658059 Mahmood K 820 415416 Mailer H 1279 661062 Majumdar A J 273 104105 Male P 1338 697099 Malier Y 1393 706707 Malhotra H L 895 401402 Malhotra V M 239 8081 252 105106 269 8990 384 154155 514 278279 518 275277 540 278279 547 277278 842 401402 405406 845 401402 1045 514515 10113 543544 10117 542 10120 543544 1264 628030 632034 1299 640044 12107 650051 12113 658059 12145 649051 137 680081 1335 693095 1358 699700 13124 690091 13153 741744 Malinowski R 454 245248 Malivaganam P 52 267270 278280 Mamillan M 837 383386 390392 420422 Maney G A 9120 478479 Mangialardi T 530 274275 532 277278 Mann H M 126 3234 102 510511 104 511512 105 511514 111 564565 Mansur M A 686 307311 Manzio M 4124 249250 Manzione C 1069 527528 Maréchal J C 8104 404405 9136 480483 Marsh B K 669 299 1321 684685 Martin H 248 100103 MartinCalle S 253 8687 Marzouk H M 255 8687 Maser K R 727 361363 Maso J C 693 316317 696 317 Mass G R 472 241242 244246 Massazza F 190 7 277 8687 513 261 262 265266 268270 273275 Matala S 1376 716717 Mather B 377 148 553 260261 662 299 300 677 313314 76 342343 867 413414 987 466467 990 467469 1025 534 10815305311088 537 1127 573574 1130 583585 1131 583585 1179 593594 1317 684685 Mather K 950 450452 985 465467 1076 532533 1085 538539 12118 649i51 Matthews D D 318 166169 41 194198 201202 1063 523524 10133 521523 Mattison E N 420 245246 Mattock A H 953 456459 479480 482 Maydl P 1387 726728 Mayfield B 12147 664665 1396 692i93 729 731732 Mays G C 13140 735736 Mazlum F 228 8687 Mehaffey J R 833 392394 Mehta P K 1 76 48 226 8486 6107 326 327 1083 528531 1322 685i87 1364 705706 1378 705706 Meininger R C 363 117119 145146 375 125126 428 228229 825 376378 982 447449 122 624 1283 639i40 13133 743744 Melis L M 1213162463i33 Mensi R 975 444445 Menéndez E 8116 401402 Menzel U 836 390391 Menzies J B 284 104105 Meusel J W 13132 691i93 Meyer A 542 272273 546 273274 683 318 319 10108 524525 Índice de nomes 833 Meyer A H 12131624631i33 Meyer L M 460 211213 Meyers S L 888 394397 894 394395 Miao B 1365 715716 Michaelis W 3436 Midgley H G 246 98101 312 146147 346 146147 Mielenz R C 333 151152 339 155156 Mills R H 6115299 1232626i27 Miner M A 788 358359 Mitsuda T 13136 740741 Mitsui K 535 271 Mittelacher M 452 209211 824 376378 Miura T 850 408410 851 408410 Miyazawa S 988 442443 Mlaker P F 1266 661i62 Mohamedbhai G T G 844401403 Moir G K 1060 524525 Moksnes J 1295 665i67 Moller G 868 418420 113 561 Monfore G E 230 7475 770 361365 Monteiro P J M 693 316317 6107 326 327 Mentens S 1383 711 Mor A 439 205206 523 275276 786 357359 13100 731732 Morgan D R 494 238239 496 238239 Morlier P 9145 478479 Moukwa M 1196 580581 Mozer J D 10105 548552 Mühlethaler U 692 314 1389 700702 Muir C H D 13154 741743 Mullarky J I 1128 574575 Mullen W G 889 394398 400 Müller O H 358 145146 Mullins G M 1154 575576 Munday J G 1 485 249250 Murata J 4107 207209 13147 729 Murdock J W 747 356359 1214 616il8 Murdock L J 319 166169 Murphy C K 13155 744745 Murphy F G 6108 326327 Murphy W E 12103 640i44 Mustafa M A 822 417418 Mutin J C 192 3536 Naaman A E 936 432434 Nagahama K 828 386387 Nagataki S 1171 591592 Nagaraj C N 878 405406 Nãgele E 481 249250 Naik T R 486 249250 Najjar W S 6116 314 962 431432 834 Índice de nomes Nakada M l18 7 Nanni A 815 417418 Narum T 1386 726729 Naer K W 255 8687 441 207208 442 207208 4102 192193 4106 207208 856 404405 8102 404405 9116 474475 480482 9153 474475 1288 636637 12130 649051 12145 649051 13l 690091 1311 679080 Natale J 132 680081 692093 N ational ReadyMixed Concrete Aciation 31114214342 195198 62 286 863 420422 Neal J A 748 356357 Nelen L J M 69 309310 Nelson E L 785 354357 Neubarth E 444 222223 Neville A M 9495 221222 670 13 9 46 25 62 217 101103 218 9899 222 9899 101103 233 100105 249 101103 285 104105 331 184185 4122 190194 54127827964 287 289 610 293294 614 306 308309 615 306 618 307308 717 350351 733 347348 745 354356 82 414 415 8102 404405 8115 414415 935 446447 940 450453 943 431432 945 440441 484486 971 450452 476 984 435436 454455 491493 9105 463465 9108 469470 9109 470473 9110 470472 9112 472473 493 9113 472473 479480 9115 473 474 491493 9116 474475 480482 9117 473474 478479 9121 478479 9123 474475 9124 474475 9128 489491 9130 490491 9133 474 475 9134 476 9135 476 9139 482 9140 483 490491 9141 484487 9142 488489 9143 490491 9159 442443 1013 531532 10140 525 526 10141 541542 1124 582583 1137 585586 122 624 123 619021 124 608009 615017 1218 632034 1235 628030 632034 1241 627028 1242 636637 1265 635036 12149 664065 1379 704705 709713 1426 765766 14317617631435 801 Newman A J 321 166170 Newman J B 646 310312 7101 363365 Newman K 38 134137 652 308309 1215 617019 1257 615016 Newlon H H 1430 767768 Nichols F P 389 180182 437 218219 Nielsen K E C 1258 617019 Nielsen L F 659 288 299300 Niki T 658 287 Nilsen A U 12117 659060 Nilson A H 654 309310 Nion L0 1059 517518 1168 594595 Nion S 12144 625026 Nireki T 1175 588590 Nischer P 77 339341 1062 521523 Nixon P J 720 349351 729 339 1092 516518 521523 1327 690091 Nmai C K 1173 598599 Nomaci H 58 259260 Nonat A 192 3536 Novinson T 257 9798 Novokshchenov V 1377 715716 Nurse R W 2326 210 9293 Oberholster R E 381 152154 OCleary D P 1219 620021 628030 Odler 1 162 1619 165 45 174 1516 179 4445 47 663 297298 664 297298 948 448449 1075 530531 1319 687088 Ogawa K 220 7879 Oglesby J R 713 346347 Oh B H 7100 358359 Okajima T 1250 626627 Okkenhaug K 1146 574575 Olek J 169 2526 990 467469 9103 440441 Ollivier J P 379 150154 693 316317 10136 539540 542544 1339 697098 Olsen N H 964 432433 Oluokun F A 6106 325 326 994 438439 Opie F S Jr 746 356357 Orbison J G 1070 527528 Ore E L 3511801821276 628029 Orndorff R L 880 376378 Orowan E 616 307308 Osbaeck B 195 47 13114 683084 Osborne G J 1024 532533 1064 524525 1080 532533 Ozell A M 751 358359 Õzetkin J 12120 650051 Ozol M A 365 120121 Ozyildirim C 1153 576577 Page C L 28 9596 71013633651164 592593 1181 594595 1185 593 594 13139 703704 Pailliere A M 519 277278 1089 539540 1090 537 Painter K E 845 401402 Pairon J 516 271 Pama R P 280 8687 Paolini A E 530 274275 532 277278 1082 530531 Papadakis V G 1035 518519 1056 521 523 10130 505506 Papayianni J 1320 685687 13157 684685 Paramasivram P 13120 744745 Parker D G 268 8990 Parker J 2 Parker T W 213 9596 Parrott L J 72 338 73 334 338 1055 521524 1061 519521 Patel R G 73 334 338 Paulon V A 260 8687 Pauri M 2 76 8687 Pearson R I 698 324 Penkala B 354 121123 Peppler R B 173 5152 Péra J 253 8687 Perenchio W F 460 211213 1140 588590 1147 560 Perraton D 517 2325 Perry C 638 301 Perry S H 780 361363 791 360361 Petersen C G 12139 658659 Petersons N 458 208210 459 233 235 1267 640643 12104 641642 1432 766767 Petersson ô 4115 221222 Petscharnig F 826 376380 Pettersson K 1165 598599 Peyvandi A 408409 184185 Pfeifer D W 1140 588590 Philleo R E 892 396399 91 437438 1087 544546 1136 579581 1263 659660 1388 702703 Piasta J 354 121123 Piatek Z 1260 617619 Pickard S S 4109 247 Pickett G 923 446449 927 450452 10100 526527 Pierson C U 1119 578579 Pigeon M 1134 566567 1135 573574 1144 573574 1145 575576 1157 575576 1159 579581 1160 578 579 11615835851366 715716 1367 716717 Pihlajavaara S E 951 453454 956 445 446 958 462463 Ping X 695 317 Pister K S 679 314 Índice de nomes 835 Plante P 1145 575576 1157 575576 Plowman J M 642 320322 324 12102 640641 Pohunda C A F 132 680681 692693 Polivka M 46 206207 849 408411 93 463467 94 466469 Pomeroy C D 645 304 646 310312 6119 308309 Põntinen D 789 358359 Poole A B 361 151 362 154155 Poole T S 712 345346 Poon S M 6120 326 Popovics J S 12142 661 Popovics S 349 161162 680 304 957 437438 125162662712142 661 Popp C 767 360362 Powers T C 46 110 1314 3031 122 26 29 45 46 123 2728 124 2830 3234 3739 126 3234 127 3236 330 150 45 203204 410 216217 65 290 291 66 290 292 293 67 290 291 292 68 291 736 334 335 338 891 394396 918 442445 447449 452 453 102 510511 103 510512 104 511512 105 511514 111 564565 114 559 560 564565 583585 115 560 118561 1115568572 580581 1117 570571 1120 578579 Pratt P L 135 696698 Prévost J 1159 579581 Price W F 499 247248 Price W H 143 2122 23 6869 263 84 88 611309311320321 711 339 811 376378 1228 645647 Prior M E 527 266268 1014 543544 Prôt M 1237 632634 Puch C 1368 707708 Quinion D W 242 7980 Radjy F F 1362 697698 Radkevich B L 1259 619620 Rahman A A 670 299 Raithby K D 759 357358 764 357358 799 356357 12109 626627 Rajagopalan K S 885 378380 Raju N K 743 352355 357358 Ramachandran V S 166 1516 186 5354 187 4244 274 9091 9899 462 211212 53 261262 278280 512 261264 551262264665 295297 299300 1023 529530 Ramakrishnan V 518 275277 1425 760761 836 Índice de nomes Ramaswamy S D 13155 744745 Ramirez J A 12138 658659 Ramme B W 486 249250 Randall V R 1397 711 Ranisch EH 1152 573574 Raphael J M 6110 326 924 451454 472 473 477 486488 1252 623 645647 Rasheeduzzafar 10114 540541 1162 595 597 1169 595596 1348 702703 Rauen A 248 100103 Raupach N 1190 594595 Raverdy M 1090 537 Ravina D 439 205206 523 275276 89 415416 947 440441 Reading T J 978460461 Reagan P E 391 184185 Rear K 520 261263 Regourd M 191 2223 55 274275 6102 322323 1353 702703 Reichard T W 650 320322 655 322323 949 447449 451 Reinhardt H W 793 359361 Reinitz R C 422 222224 Reis E E 10105 548552 Relis M 193 45 Remmel G 1370 706707 Reuter C 728 344345 Revie W A 369 145146 Rezk N M 442 207208 Rhoades R 339 155156 Riad N 852 411412 Richard P 1382 711 Richards M R 838 396398 13108 736737 Richardson D N 858 378380 1255 607 609 12 73 612013 Rigg E H 1187 594595 RILEM 177 5152 2248486 8105418 419 1054 524525 1068 502 12141 661062 13137 740741 Ritchie D J 75 338 Rixom M R 52 267270 278280 539 272273 Road Research Laboratory 37 130133 323 169174 43 201203 Robins P J 838 396397 1333 692093 13108736737 13127 701702 Robson T D 216 9697 106107 281 97 98 104105 774 363368 Rocco C 688 314 Roeder A R 344 144145 Roelfstra P E 9149 478479 Romben L 1026 527528 Ronning H H 1040 544546 Ross A D 738 335 932 455456 9107 467470 489491 9122487488 9125 476 Ross C A 781 361363 Rossetti V A 1082 530531 Rossi P 779 361363 9148 478479 1280 605606 1297 628633 Rõssler M 663 297298 664 297298 Rostàsy F S 1152 573574 Roten J E 880 376378 Roy D M 189 2830 227 8486 634 295 297 299300 8113 378380 1097 504 138 697099 139 679080 684087 689 691092 697700 1336 693095 Rudd A 522 271 Rüsch H 678 309312 91114714731236 632034 1256 612013 1428 767768 Russell H G 9156476 Rutledge S E 9110 470472 Ryshkewich E 673 293 Saad M N A 260 8687 Saatci A M 440 192193 Sadegzadeh M 1037 544546 Saemann J C 71 348349 SaintDizier E 963 432433 Saito M 794 351353 Sakai K 58 259260 1334 682083 691 692 695696 Sakurai H 6101320321324 Sakuramoto F 857 381382 Sakuta M 10138526527 Samaha H R 1141 597598 Samarai M A 359 146147 518 275277 Sandvik M 1359 700702 Santeray R 194 3536 Santiago S D 637 315 Sarkar S L 191 2223 55 274275 1374 712713 Sarshar R 8112 402403 SasakiK 13136740741 Sasiadek S 4121 229230 Sau P L 818 381382 422423 959 436 437 Saucier F 1144 573574 1157 575576 Saucier K L 1282 609012 Saul A G A 525 260261 629 325 872 384385 Scanlon J M 810 390394 813 417418 Schaller 1 6109 326327 Schickert G 1285 613014 Schiessl P 248 100103 466 218219 728 344345 1190 594595 Schiller K K 61 293294 Schlangen E 556 279280 Schlude F 164 3738 Schmidt E 652i53 Schmidt R 466 218219 Schneider U 1095 528529 Scholer C F 538 265266 Schubert P 265 7475 10107 518519 10137 524525 Schutz R 12111 644i46 Schwamborn B 4112 216217 Scott B M 778 346347 Scrivener K L 694 316317 10143 535 536 135 696i98 Seabrook P T 4101 220221 Searle D 392 120121 Seegebrecht G W 491 238239 1155 581582 Seligmann P 150 1415 154 3637 545 262264 Sellevold E J 9814504521362 697i98 Senbetta E 74 343344 Sereda P J 153 3637 1023 529530 Serrano J J 519 277278 1090 537 Sersale R 178 1819 666 297298 Shacklock B W 315165 166 322166169 326 179180 612 303 630 325 911 437438 925 449450 460461 1222 621i22 1244 636i37 Shah S P 687 314 936 432434 942 431432 964 432433 979 460461 1254 646i49 Shah V K 823 381382 422423 969 436437 Shalon R 422 222224 89 415416 862 415416 947 440441 Sharp J H 240 9697 272 9091 104105 Shayan A 376 146147 Sheikh S A 992 466467 Shen Z 960 438439 Shergold F A 31 117120 340 129130 Sherriff T 12102640i41 Shi X P 784 356357 Shideler J J 524 259261 873 384385 96 447449 930 450452 938 463465 10103 525526 1227 645i48 Shiina K 1249 626i27 Shilstone J M Sm 4111 209211 Shkoukani H T 9158 484486 Short N R 1185 593594 Shoya M 976 447449 Shuman L 628 325 Siebel E 11100 574575 13102 733734 Siemes A J M 765 358359 Índice de nomes 837 Silva M R 1073 527528 Simard JM 1159 579581 Singh B 273 104105 Singh B G 613 303 Singh S P 610 293294 1124 582583 Sinha A K 878 405406 Sivasundaram V 269 8990 1335 693i95 Skalny J 162 1618 1819 165 45 Skinner W J 1239 634i35 Slate F O 653 308309 654 309310 676 314 690 314 315 691314966 432 433 472473 1371 713716 Sliwinski M 4121 229230 Smadi M M 690 314 315 966 432433 472473 Smeplass S 4110 199200 1386 726729 Smith F L 1020 544546 Smith M A 1024 532533 Smith P 86 405406 1269 651i52 1270 649i51 Smith W F 12102 640i41 Smithson L D 1069 527528 Snyder M J 8111 402403 Soeda M 1361 702703 Sohui M 1057 521522 Soleit A K O 718 361365 Soles J A 384 154155 10113 543544 10120 543544 Sommer H 760 357358 1129 576577 Soongswang P 367 127128 Sorensen B 1165 598599 Soroka 1 883 383386 Soshiroda T 465 217218 Sotoodehnia A 727 361363 Sparks P R 797 358359 Spetla Z 1291 635i36 Spinks J W T 117 1617 Spooner D C 645 304 6119 308309 Sprinkel M M 1153 576577 Sprouse J H 173 5152 Stacey E F 768 369 897 391393 Stark D 101215435441125 566568 Starke H R 133 3940 135 4142 Staunton M M 9133 474475 Steinour H H 16 1318 47 116 1617 133 3940 135 4142 330 150 411 217218 415 190193 10101 518519 St George M 13117 724726 Stock A F 640 304 305 Stoll U W 211 9293 Stone WC 12136 657i58 Strategic Highway Research Program 237 74 75 104105 378 150 1184 598599 838 Índice de nomes 1186 597598 1398 706707 1399 697702 713714 1414 771772 Sturman G M 676 314 Sturrup V R 1262 658059 661 Stutzman P E 1345 699700 STUVO 10127 534 1189 594595 Su E C M 686 307311 787 334 Suaris W 1254 646649 Sugiki R 886 389390 Sullivan P J E 846 402405 8117 405406 9147 480482 1050 512514 13161 717718 Suzuki K 857 381382 10110 525526 Svenkerud P J 13122 697098 Swamy R N 939 437438 9106 450452 136 681082 Swayze M A 14 10 913 440441 926 450452 Swenson E G 348 154155 869 419420 Sybertz F 225 8687 Szypula A 12114 641043 Taerwe L 9114 472473 Takabayashi T 99 437438 Takeda J 898 391392 Takeuchi H 815 417418 Takhar S S 758 356357 TamC T 12110639040 12132642044 13145 739740 Tan C W 12132 642044 Tan K 1197 594595 Tan S A 784 356357 Tanaka S 91014844869151 474475 Tang L 1059 517518 1168 594595 Tank R C 697 324 Tarrant A G 129 613014 1210 613014 Tasuji M E 654 309310 Tattersall G H 443 207208 211212 Tayabji S 1155 581582 Taylor H F W 115 1517 120 1618 3536 184 9 920 443444 10143 535536 Tazawa E 988 442443 9151 474475 Tedesco J W 781 361363 Teller E 145 2325 313 149 95 436439 Teodoro G V 12143 661 Tepfers R 761 358359 762 358359 763 356358 Testolin M 190 7 513 261262 265266 268270273275 Teychenné D C 251 99100 321 166170 371 174175 756 339 1411 767768 794799 Thaulow N 360 150 10119 539540 543 544 1323 685088 Thaulow S 1258 617019 Thomas A 387 163164 Thomas K 427 192193 Thomas M D A 1063 523524 13113 679080 Thomas N L 550 264265 Thompson P Y 781 361363 Thornton H T 1027 527528 Thorvaldson T 117 1617 876 387388 Tia M 367 127128 Tiede H 1270 649051 Tikalsky P J 1077 532533 1325 688090 1331 690091 Tippett L H C 1234 628029 Tochigi T 658 287 Tognon G P 829 386388 Torrent R J 1292 635036 Torrenti JM 974 442443 Traina L A 796 356357 Tritthart J 734361363 1165598599 1166 593595 Troxell G E 136 4243 924 451454 472 473 477 486488 Trüb U 8106 418419 True G 392 120121 Tshikawa T 1250 626627 Tsuji Y 815417418 Tucker J 628 325 Tuthill L H 739 348349 1011 528529 1031 527528 1132 583585 Tuutti K 450 233 234 459 233 235 Tyler 1 L 412 217218 Uchida S 220 7879 Uchikawa H 220 7879 Uno Y 10110 525526 U S Army Corps of Engineers 4117 221222 740 340341 830 396398 1015 546 547 1281 609010 US Bureau of Reclamation 487488 144 2021 216709234 6507 374 172178 47 190192 212215 242 243 497 227228 626 309311 88 392394 871 383384 9118 476 477 9127 489491 1043 514515 1110 566567 1111 562565 570571 1116 569570 127 610012 636637 1217 620021 12 77 634035 Uyan M 228 8687 Valenta O 1048 515517 Valiasis T 1320 685087 Valore R C 13149 737738 vanAardt J H P 109 534536 1010 527528 van derWegen G 910 443444 van Leeuwen J 765 358359 Vaie P R W 1164 592593 Vayenas C G 1035 518519 1056 521523 10130 505506 Vecchio F J 1262 658659 661 Vega L 8116 401402 Venecanin S D 834 394396 Vennesland O 1086 537 13139 703704 Verbeck G J l25 3637 l34 4142 45 l49 1415 45 l55 4244 230 7475 314 155156 632 293294 877 376379 884 387389 937 462464 108 542 10102525526 119561 1112563 565 1113 583585 1163 585586 Verhasselt A 515 271 516 271 Vézina D 1038 544546 Vicat L 4850 5051 Viguier C 9145 478479 Virmani Y P 1193 595597 Virtanen J 1337 695696 702703 Vivian H E 106 541542 Volant D l91 2223 55 274275 Vollick C A 419 245246 528 266270 VonEuw M l57 4445 46 Vuorinen J 1047 515517 1123 563565 Wagner F T 1283 639640 Wagner L A 2126 Wainwright P J 9495 249 101103 541 278279 Walker H N 370 154155 Walker S l37 4445 5657 35 124125 316 165 166 660 301 742 345346 889 394398 400 1223 621622 628631 644646 1231 627628 1245 636637 Walker W R 315 165 166 Wallace G B 3511801821276 628629 Wallevik O H 4104 207208 Walz K 649 320321 Wang CZ 685 313314 WangH 10116542 Wang P T 936 432434 Ward M A l70 45 543 264265 610 293294 9135 476 1124 582583 Warner R F 749 357358 Warnock A C C 725 367368 Washa G W 648 319 71 348349 Watanabe H 58 259260 Índice de nomes 839 Waters T 1230 627628 Weaver W S 732 346347 Weber J W 372179180 Weber R 429 230231 Welch G B 753 359361 Wells L S 18 1314 Wenander H 454 245248 Wendt K F 648 319 Werner G 126 609612 Wesche K 10107 518519 1326 685687 1328 688691 Whaley C P 9139 482 Whiting D 8110 393 1051 512514 1148 573574 1155 581582 Whiting J D 1126563565 Whittington H W 719 361365 Widdows S J 499 247248 Wiebenga J G 1284 610612 Wierig H1 10124 519524 Wilde R 853 391392 413414 Willetts C H 1247 654655 Williams R 1 T 640 304 305 Williamson F 732 346347 Willis R A 438 249250 Wills M H l75 46 47 Willson C 94 466469 Winslow D l63 3234 668 295299 Winter G 676 314 942 431432 Wischers G 149 772773 Witier P 1229 663664 Witte L P 333 151152 Wittmann F H l64 3738 8107 396398 400 9149 478479 Wong B 1423 760761 Wood J G M 10115539540 Wood S L 6117 319 320321 Woods H l33 3940 l35 4142 22 67 68 1122579581 Woolf D O 36 124126 Wright P J F 32 120121 627 325 1118 581583 12ll 613614 1220 621622 628630 646648 1224 625627 1226 668 Wu X 1280 605606 Wuerpel C E 337 149 Xi YP 9157 478479 Xie NX 1287 637638 Xu Z 380 151 10118 540541 Yamamoto Y 468 218219 Yamane S 898 391392 12116 637638 Yamato T 1361 702703 840 Índice de nomes Yin W S 686 3073ll Yingling J 1154 575576 Yip W E 12 lO 639640 Yonekura A 91014844869151 474475 Yonezawa T 482 235237 Young J F 1611617172 1516 536 264266 537 262264 1044 504 10123 514515 Yuan R L 12112 640643 Yudenfreund M 162 1619 165 45 Yue L L 9ll4 472473 Yusof K M 822 417418 Zenone F 178 1819 666 297298 Zerbino R 688 314 Zhang CM 166 1516 Zhang MH 689 317 1351 702703 13105 732733 13106 733735 13lO 723724 728 730731 13ll2 734735 Zhang XQ 685 313314 961 434435 Zielenkiewicz W 183 3940 Zielinska E 244 9091 Zielinski A J 793 359361 Zoldners N G 252 105106 893 398401 406407 Índice A notação para Al03 9 abatimento 194195 198199 cisalhado 198199 classificação da trabalhabilidade 198199 colapsado 198199 205206 do concreto bombeado 232 do concreto com agregados leves 729 e fator de compactação 201203 e penetração de bola 206207 209211 efeito da incorporação de ar 582583 da sílica ativa 697099 do bombeamento 232 do tempo 211212 ensaio 198199 e quantidade de água 195198 mini 201202 277278 tempo da determinação 213215 utilidade 211212 verdadeiro 198199 zero 198199 787788 Abrams Lei de 285 289 abrasão do agregado 127128 do concreto 502 543544 efeito da sílica ativa 703704 das inclusões 145146 do cloreto de cálcio 260261 do pó 143144 do tratamento a vácuo 245246 ensaios 543544 655056 do concreto com agregados leves 735736 índice do agregado 127128 resistência 543544 do concreto de alto desempenho 717718 efeitos da evaporação 335 exigências de cura 343344 fatores influentes 544546 absorção506507 do agregado 133134 134138 149 566567 728 ensaio 134137 do agregado leve 723728 791792 do concreto 506507 590591 efeito de fõrmas drenantes 247248 superficie 508509 ensaios 508509 inicial 508509 do concreto com pedrapomes 719722 do concreto sem finos 743744 influência na resistência ao congelamento 562563 absorção acústica 367368 coeficiente 367368 do concreto leve 735737 do concreto sem finos 743744 absortividade térmica 392394 acabamento concreto com perlita 723724 influência na abrasão 544546 no ar incorporado 574575 ação capliar 503 aceleradores 259260 ação dos 261263 influência na resistência 261263 isentos de cloretos 261262 acetato de cálcio e magnésio 584585 ácido carbónico 463 527 carboxílico 476 carboxílico hidroxilado 266267 cítrico 7475 esteárico 9293 278279 húmico 192193 lignosulfõnico 266267 nítrico ataque por 527528 842 Índice oleico 9293 sulfúrico ataque por 527528 tânico 141142 ácidos orgânicos 192193 527528 aço inoxidável 598599 aço para concreto protendido 595596 açúcar ação retardadora 262265 adensabilidade ensaio 205206 grau de 207208 aderência com armadura 326327 efeito da autoclavagem 389390 da exsudação 217218 da retração 286 da revibração 245246 no concreto celular autoclavado 740741 concreto tratado a vácuo 247248 do agregado 121123 134137 154155 287 705706 714 732733 efeito da sílica ativa 699700 influência na resistência 123124 287 química 121123 dos agregados à pasta 5354 entre cristais 29 3 fissuras 314 na fadiga 358359 no concreto de alto desempenho 717718 adiamento 383386 aditivo isento de cloretos 270271 aditivo redutor de água 266267 ação266267 com cimento de elevado teor de alumina 269270 dosagem 268270 e aceleradores 258259 266267 e retardo de pega 258259 266267 influência na fluência 476 efeito do CA 268270 do cimento 268270 influência na hidratação 267268 na perda de abatimento 212213 no congelamento 267268 no retardo 268270 no concreto tratado a vácuo 247 tempo de adição 268270 aditivos 62 257 aceleradores 259260 anticongelantes 422423 antissegregantes 239240 bactericidas 278280 beneficios 257 bloqueadores dos poros 279280 classificação dos 258259 com cimento expansivo 466467 compatibilidade 270271 com pigmentos 7980 dosadores de 258259 dosagem258259 efeito da temperatura 270271 do cimento 347348 do congelamento 270271 hidrófugos 278279 impermeabilizantes 278279 influência na exsudação 218219 na fluência 470473 476 na hidratação 262264 na incorporação de ar 573574 na resistência 376378 na resistividade 363365 na tendência à fissuração 458460 sobre a retração 450452 inorgânicos 258259 interação do 270271 568569 isento de cloretos 270271 minerais 6566 no concreto projetado 237238 orgânicos 258259 para concreto de alto desempenho 706707 químicos 258259 redutores de água 266267 retardadores 262264 tempo para adição momento para adição 265266270271 tipos 257 agente descongelante isento de cloretos 584585 agente desincorporador 268270 agentes anticongelantes 259 bactericidas 279280 fungicidas 279280 incorporadores de ar 568569 surfactantes 266267 tensoativos 568569 agitação 227228 agitador de peneiras 158160 agregado 111112 abrasão 128129 índice 127128 absorção 133138 149566567 728 influência na resistência 134137 aderência 121123 influência na fissuração 299300 na resistência 299300 no concreto com agregados leves 732733 álcalis no 536537 540541 alisado 120121 alongado 119120 amolecimento efeito da molhagem 125126 amostragem 113115 156158 análise petrográfica 113114 área superficial 165 196198 arredondado 119 197 240 698 723 aspereza 120121 atrito 127129 avaliação geológica 113115 bica corrida ou agregado total 111112 143 144 169 175177221 728 777 799 classificação do 111112 classificação mineralógica 113115 classificação petrográfica 113114 como filer 182183 corpos de prova cilíndricos de rocha 125126 da orla marinha 144145 dureza 127128 ensaio colorimétrico 141142 esfericidade 117119 estabilidade de volume sanidade 148 ensaios 148 forma 115117 705706 classificação 116117 coeficiente 120121 influência na bombeabilidade 235 na fissuração 299300 na resistência ao impacto 303 na resistência do concreto 121122 301 705706 na trabalhabilidade 195198 grande 175178 impurezas no 141142 inclusões moles no 145146 índice de esmagamento 128129 índice de impacto 127129 índice de superficie 166169 influência na condutividade térmica 391392 na dilatação térmica 394398 na dosagem 775776 na resistência à abrasão 544546 na resistência ao fogo 405406 na resistência do concreto 111112 nas eflorescências 536537 instável 141142 partículas no 145147 intertravamento com a pasta de cimento 121123 intertravamento sob cisalhamento 123124 irregular 117119 lamelar 119120 lavagem do 144145 manuseio do 182183 massa específica 129130 absoluta 130132 Índice 843 aparente 130132 138139 dos tipos de rochas 132133 influência nas proporções da mistura 196198 na segregação 215216 massa unitária 132133 módulo de elasticidade 121123 124125 431432 para concreto autoadensável 250251 para concreto bombeado 233 para concreto de alto desempenho 705706 para concreto sem finos 741742 para pisos 127128 para superficie sujeita à abrasão 127128 partículas fracas em 141142 películas 141143 pequeno 175178 permeabilidade 510512 poros 149 504 porosidade 133134 propriedades mecânicas 127128 propriedades térmicas 154155 quebrado 175178 183184 relação com a rocha matriz 112113 relação de vazios 133134 relação graúdomiúdo 17 5177 relação tensãodeformação 431432 resistência 121124 e módulo de elasticidade 124125 e resistência do concreto 287 730731 resistência ao desgaste 127128 resistência ao esmagamento 124125 128129 retração do 448450 ruptura por fadiga 357358 saturado superficie seca 130132 134138 290 secagem excessiva 137138 seco ao ar 134137 seco em estufa 138139 subanguloso 116117 subarredondado 116117 substâncias deletérias no 141142 superficie específica 165 influência na resistência 166169 tenacidade 127128 teor 111112 influência na fluência 470472 na resistência 304 na resistência à tração 304 na retração 44644 7 no ataque por ácidos 527528 no módulo de elasticidade 436437 teor de conchas 144145 teor de sais 113115 144145 844 Índice teor de vazios 117119 testes confiabilidade dos 129130 textura 115117 120121 coeficiente 120121 influência na resistência 121122 30 5 na trabalhabilidade 195198 tipo de rocha 113114 totalmente redondo 116117 úmido 134137 135 vantagens técnicas 111112 vítrea 120121 volume relativo 163164 agregado álcalireativo 2021 150 695696 agregado anguloso 116117 175177 influência na resistência ao impacto 359361 no fator de compactação 121123 leve 729 agregado artificial 112113 183184 agregado britado 112113 aderência 116117 granulometria do 175177 impurezas no 146147 influência na exsudação 217218 na fissuração 299300 na resistência ao impacto 359361 miúdo 174175 para concreto bombeado 233 agregado calcário 526528 agregado com superficie selada 723724 agregado completamente seco 134137 agregado de argila expandida 722723 concreto 719723 730 condutividade térmica 393 dilatação térmica 736737 efeito da forma do corpo de prova 619020 propriedades 720 722723 resistência 720 722723 retração 735736 agregado de alumínio fundido 105106 agregado de ardósia expandida 722723 concreto 720 730731 agregado de carborundo 106 agregado de cinza volante expandida 723724 agregado de escória de alto forno 723724 agregado de folhelho expandido 722723 concreto 719723 dilatação térmica 399 736738 agregado de granulometria contínua 178181 235 agregado de granulometria descontínua 166169 178179 no concreto bombeado 233 no concreto com agregados précolocados 239240 agregado de polisetireno 744745 agregado de resíduo de madeira 744745 agregado de tijolo refratário 105106 agregado dragado do mar 144145 influência na eflorescência 192193 536537 agregado especial 183184 agregado graúdo 111112 forma 119120 inchamento do 140141 influência na fissuraçãoO 566567 na resistência 299300 influência no sentido de propagação 123124 relação com agregado miúdo 795800 resistência ao congelamento 564565 segregação durante a mistura 219220 volume no concreto 785786 795798 volume solto 785786 agregado leve 718722 absorção do 723728 791792 aderência 732733 artificiais 722723 com substituição de areia 729 733734 da argila 722723 da cinza volante 723724 da escória de alto forno 723724 de ardósia 722723 de folhelho 722723 e fluência 472473 em tempo frio 420422 influência na abrasão 544546 na durabilidade 734736 na fluência 471473 na interface 317 na retração 450452 no bombeamento 235237 massa específica 725726 726728 731732 e dimensão 731732 natural 719722 para bombeamento 730 735736 para concreto estrutural 723726 préumedecido 728 propriedades 724726 propriedades térmicas 735736 resistência 730 efeito da dimensão 731732 ensaio para 126127 limitante 730731 revestida 723724 superficie selada 723724 teor de umidade influência no bombeamento 235237 agregado miúdo 111112 angulosidade 116117 britado 17 5177 dimensão 111113 forma 117119 inchamento do 139141 influência na exsudação 217218 na resistência 325 na resistência ao impacto 359361 no bombeamento 233 saturado 140141 volume no concreto leve 793794 zonas granulométricas 172173 ver também areia agregado natural 112113 agregado pesado no concreto com agregado pré colocado 240241 agregado poroso e medida do teor de ar 577578 agregado reativo 150 152154 agregado reciclado de concreto ARC 183184 220221 agregado refratário 105106 agregado saturado 726728 agregado silicoso e ataque por ácidos 527528 mudança de cor ao fogo 405406 resistência ao fogo 40 5406 agregados expansivos 154155 agregados leves naturais 719722 água adicionada 289 agressiva 527528 ataque por 527528 carbonato alcalino 193194 contaminada 192193 de amassamento 190192 de cristalização 3638 de trabalhabilidade 245246 difusão 560 do cimento de elevado teor de alumina 9596 dureza 193194 energia de ligação 3738 ensaio de penetração 515517 fluxo através do concreto 510511 ganho 216217 gel 3637 559 impurezas na 192193 líquida 289 livre 3637 137138 289 movimentação no concreto sem finos 741742 na mistura 289 no cimento hidratado 3536 no gel 2728 para cura 340341 595596 para hidratação 1516 plI8485 192193 pura 527528 qualidade 190192 Índice 845 influência no concreto endurecido 190192 repelentes 279280 salobra 190192587588590591 teor de sólidos na 190192 total 290 turfosa 527528 água adsorvida 3234 504 510511 água capilar 2831 congelamento do 559 e retração 444445 água combinada no cimento de elevado teor de alumina 9596 no Portland cimento 3637 664665 água congelável 418419 559 563565 água corrente influência no concreto 54454 7 água de lavagem 190192 573574 água destilada para amassamento 190192 água do mar 192193 ataque por 536537 como água de amassamento 192193 composição 192193 537 e cimento de elevado teor de alumina 9697 e cimento supersulfatado 8485 influência na corrosão 540541 586587 na resistividade 363365 no tempo de pega 192193 salinidade 536537 água efetiva 137138 289 água evaporável 3637 papel na fluência 489491 águaexsudada216217642i44 água intercristalina 443444 papel na fluência 489491 água interlamelar 3637 água livre 363 7 e retração 443444 no agregado 137138 289 728 influência nas proporções da mistura 779780 água não evaporável 2628 3031 3437 46 292 relação ao volume de gel 292 água potável 190192 para amassamento 190192 tubos 190 193194 água quimicamente combinada 3637 água salgada 192193 água salobra 190192 587588 590591 água zeolítica 3637 agulha de Gillmore 5051 agulha de Proctor 5152 211212 AII 99100 846 Índice álcali ataque do cimento de elevado teor de alumina 9697 bicarbonato na água 190192 carbonato na água 190192 no cimento 9 7475 alcalinidade ver pH álcalis influência na exsudação 217218 na falsa pega 2021 na pele 48 na perda de abatimento 211212 na resistência 46 ingresso 543544 na cinza volante 8788 541542 690i91 na escória granulada de alto forno 541542 691i93 no agregado 536537 540541 no cimento 9 46 48 7475 150 151 539 540 575576 no cimento de elevadíssima resistência inicial 7475 no concreto 540541 nos superplastificantes 271 reação com alumínio 230231 solúveis em água 680i81 algas 192193 527528 alisamento pelo aço 232 alita 1415 alta resistência inicial cimento 7172 Cimento Portland de alto forno 8284 uso da autoclavagem 386387 uso do concreto de alto desempenho 704705 alta temperatura 105106 375376 414415 influência na cor 405406 na resistência 402403 no concreto 39840 l no módulo de elasticidade 404405 alterações de volume no agregado 148 no concreto 440443 efeito da extensibilidade 458460 do agregado 124125 180182 no congelamento 563565 aluminato tetracálcico 8 aluminato tricálcico 8 hidratado 1418 ver também CA aluminatos hidratados hexagonais 9899 amostra 665i66 da resistência ensaio 762763 do cimento 345346 composta 345346 individual 345346 massa máxima 156158 massa mínima 115117 156160 redução do tamanho da 115117 amostra representativa 113115 amostragem do agregado 113115 do cimento 345346 amostras parciais 113115 amplitude da tensão influência na resistência à fadiga 356357 amplitude das resistências 665i66 análise do cimento 7072 do concreto fresco 247248 análise granulométrica 155156 158162 análise térmica diferencial 9 andesito 150 anidrita 1821 709 aparelho de Power 203204 aparelho de Vicat 5051 apiloamento 241242 aquecimento ar a vapor do agregado 420422 do agregado 241242 do concreto pela eletricidade 390391 dos componentes do concreto 420422 bolhas 562563 567568 como agregado 582583 dimensão 567570 efeito da cura a vapor 383384 espaçamento 569570 coeficiente de difusão 505506 desincorporação do 268270 278279 medidores 576577 permeabilidade 506507 515518 do concreto celular autoclavado 740741 teor da argamassa 570573 da calda 570572 determinação do 576577 do concreto 570571 do concreto endurecido 578579 influência na resistência 291 na resistência do concreto com agregado leve 729 no concreto com agregado leve 729 no concreto não adensado 241242 total 576577 729 vazios 566567 e dilatação térmica 396398 espaçamento 568569 ar acidentalmente aprisionado 2021 195198 567568 ar aprisonado 120121 567570 572573 concreto tratado a vácuo 245246 e concreto autoadensável 250251 influência na resistência 581582 na argamassa 5557 teor 784785 ar incorporado 567568 calda de injeção 570572 devido a aditivos 268270 efeito da cinza volante 573574 685687 690691 peneiramento do concreto fresco 636637 estabilidade 574575 exigências 570571 fatores influentes 572573 influência na bombeabilidade 235237 na durabilidade 564565 na resistência 581582 no teor de finos 162163 no volume do concreto 777779 na argamassa 570573 no bombeamento 235237 no concreto 570571 perda de 575576 aragonita 537 área de peneiramento 156158 área proporcional 668 área superficial ver superficie específica areia 111112 dimensão limite 112113 do mar 144145 Leighton Buzzard 5455 padrão5455 substituição do agregado leve 729 733735 teor e efeito parede 636637 7 587 59 efeito do dimensão do corpo de prova 636637 do incorporação de ar 582583 zonas granulométricas 17217 4 ver também agregado miúdo areia CEN 5455 areia Leighton Buzzard 5455 areia natural 112113 areia normal 5455 arenito dilatação térmica 394396 e fluência 471473 permeabilidade 511512 argamassa 5355235237240241 betoneira 220221 definição 162163 e efeito parede 636637 efeito da base 617619 ensaio com barra 151152 ensaio de expansão 151152 Índice 847 ensaio de resistência do cimento 5354 fissuração308309431432 fluência 473474 para capeamento 610612 para concreto com agregados précolocados 240241 projetado pneumaticamente 235237 resistência 5355 e resistência do concreto 5657 303 resistência a sulfatos 534536 resistência ao ataque por sulfatos 534536 retração 44644 7 ruptura do corpo de prova 616617 segregação 162163 argamassa de cal 1 argila 112113 expansão do 152154 minerais 1516 na água de amassamento 190192 no agregado 142144 174175 218219 películas 142144 influência na retração 448449 torrões no agregado 143144 argila 112113 141142 argila calcinada 8486 argila silicosa 8687 armadura aderência 326327 corrosão ver corrosão influência na dimensão do agregado 774775 na fluência 491493 na resistência ao fogo 405406 na resistência do testemunho 642644 na trabalhabilidade 193194 774775 no concreto celular autoclavado 740741 no concreto sem finos 743744 armadura revestida com epoxy 326327 arredondamento 115117 ascensão capilar 509510 no concreto celular autoclavado 740741 no concreto sem finos 743744 Aspdin Joseph 2 aspectos econômicos da dimensão máxima do agregado 775776 da incorporação de ar 583585 do concreto leve 718719 aspereza 162163 e incorporação de ar 582583 influência no abatimento 198199 assentamento do concreto fresco 415416 441442 no tratamento a vácuo 247 848 Índice assentamento diferencial do concreto fresco 415416 assimetria 628630 ataque biológico 9293 279280 527528 538539 717718 ataque fJSico 503 ataque por água pura 9697 527528 ataque por ácidos 526527 do concreto refratário 106107 ataque por água pantanosa 527528 ataque por águas subterrâneas 528529 ataque químico 503 526527 do cimento de elevado teor de alumina 9596 do cimento de escória granulada de alto forno 8284 efeito da água de amassamento 190 pela água do mar 537 atendimento 605606 623 761762 atenuação de raios gama 678 atividade hidráulica 8284 atividade pozolânica 8687 732733 da cinza volante 8788 índice 8687 atrito com os pratos 615616 interno 241242 na betoneira 223224 no agregado britado 17 5177 nos ensaios de trabalhabilidade 193194 201202 atrito interno no bombeamento 232 autoclavagem 386387 739741 ciclo 387389 influência na dilatação térmica 396397 na durabilidade 386387 na fragilidade 389390 na resistência a sulfatos 389390 532533 na retração 386387 autoclave 386387 autodessecação2526338340341442443 699700 702703 bactéria aeróbica 527528 bactéria anaeróbica 527528 bactérias 9293 279280 527528 717718 incorporação á mistura 279280 344345 baixo calor Cimento Portland de alto forno 8284 baritas 9394 391392 barragens evolução do calor 7677 411412 basalto agregado de 113114 125126 128130 391392401402 permeabilidade 511512 retração do 448449 bauxita 9495 belita 1415 bentonita 9394 betonadas individuais 219220 betoneira 218219 abertura do tambor da 218219 capacidade 219220 227228 influência nas quantidades por betonada 776777 eficiência 220221 ensaio de desempenho 219220 misturador coloidal 220221 no laboratório e in sito 7 587 59 ordem de colocação de materiais na 224226 com agregado leve 728 em tempo frio 420422 tamanho219220 influência na uniformidade 222223 no tempo de mistura 223224 tipos 218219 velocidade 227228 betoneira basculante eixo inclinado 218219 betoneira contínua 127128 219222 betoneira de laboratório 219220 224226 758759 betoneira de mistura forçada 218219 betoneira de queda livre 218219 betoneira de tambor 218219 224226 betoneira de tambor reversível 218219 betoneira não basculante eixo horizontal ou fixa 218219 biotita 145146 bloco sílicocalcário 386387 blocos de alvenaria 723724 bloqueio de poros 3233 705706 bolhas 550 551 683684 bomba de ação direta 229230 bomba de laboratório 235237 bomba de tubo deformável 229231 bombas 229231 vácuo245246 bombas de calor 417418 bombas peristálticas 230231 bombeabilidade 194195 233237 bombeamento aditivos para bombeamento 235237 altura 230231 atrito no 230231 233 bloqueio do 232 com cinza volante 682683 com sílica ativa 697699 distância 230231 do concreto celular 738739 do concreto leve 235237 730 influência no concreto 232 para concreto com agregados précolocados 240241 tubos 230231 uso230231 vantagens 232 briquete no ensaio de resistência 5354 627628 britador 117 17 5 706 brucita 537 C notação para CaO 9 C 12A 1 9597 C2AH8 9899 C2S8 10 1315 192026276970349351 no cimento de elevado teor de alumina 9596 resistência 4243 teor para autoclavagem 387388 CA8 10212627 7778595597 e fixação de cloretos 1819 592594 papel no desenvolvimento da resistência desenvolvimento 4344 CA 105106 CAH 1819 9899 CS8 10 1315 192026276974349351 resistência 4243 csH 1516 C4AF 8 1015 1819 2627 4445 7778 CA 9599 cabos subterrâneos resistividade do concreto 361363 caçamba219220 CARIO 98100 104105 cal hidráulica 2 cal sinterizada 723724 calcário 1 2 3 5 7 li 32 53 9495 113114 125126 128129 agregado 127130 ataque por água do mar 538539 condutividade térmica 391392 difusividade térmica 392394 dilatação térmica 155156 394396 e fluência 471473 interface 317 mudança de coloração ao fogo 405406 resistência ao fogo 405406 736737 silicoso 150 superficies de fratura 123124 susceptibilidade ao congelamento 149 fator de saturação 7072 filer 9091 no agregado de clínquer 724726 no concreto celular autoclavado 740741 solubilidade 663664 teor 7677 tratamento por vidro líquido 528529 calcário dolomítico reatividade 152154 calcedônica 150 calcinação 722723 calcita 279280 Índice 849 em agregados expansivos 154155 cálculo pelo volume absoluto 777779 calda 570572 738739 calor da adsorção 3839 calor de hidratação 1516 3738 7678 697699 determinação do 3839 do aluminato tricálcico 1618 do cimento de alta resistência inicial 7274 do cimento de elevado teor de alumina 9697 do cimento supersulfatado 8485 dos compostos 3839 dos compostos puros 3940 efeito da temperatura 3839 do cloreto de sódio 260261 do retardador 264265 do tempo quente 416417 do teor de cimento 3941 ensaio de cura acelerada 649651 influência na temperatura 411412 no concreto de alto desempenho 717718 velocidade de liberação 3940 calor de molhagem 416417 calor específico 392394 416417 camada217218242245582583 camada de passivação ou passivadora 518519 585587 594595 caminhão betoneira 220221 227228 caminhões com agitador 225227 275276 canais de exsudação 217218 capacidade de suporte de cargas no fogo 404405 capacidade térmica 392394 capacitância 365367 capeamento609610637638 715716 com areia 612613 concreto de alto desempenho 612613 715 716 influência na resistência 609610 materiais 60961 O não aderente 612613 capeamento com enxofre 610612 capilares bloqueados 3233 descontínuos 3233 504505 511513 715 716 771772 influência na permeabilidade 510511 efeito do ar incorporado 570571 papel na fluência 490491 carboidratos ação retardadora 262264 carbonatação 1113478479517518 ambiente interno 519521 coeficiente 519521 de produtos de concreto 463465 850 Índice do cimento de elevado teor de alumina 9697 1041o5 524525 do cimento não hidratado 3839 efeito da água de amassamento 190 da cinza volante 679680 da condição de exposição 519521 da condição de umidade 519522 da cura 521524 da escória granulada de alto forno 679680 695696 da estrutura da pasta 523524 da sílica ativa 701702 da umidade relativa 519521 do cimento resistente a sulfatos 524525 do tempo 519521 do tipo de cimento 523526 ensaios 524526 fatores influentes 518523 influência em cloretos 593594 na estrutura da pasta 525526 na hidratação 525526 na movimentação de umidade 458461 na penetração de tintas 526527 na permeabilidade 679680 na resistência 525526 no índice esclerométrico 654655 no pH 518519 influência na corrosão induzida por cloretos 525526593594 medida da 524525 no concreto com agregados leves 735736 profundidade 521524 reações 518519 retração e 461462 velocidade 519521 carbonato de cálcio 344345 363365 eflorescência 535536 na água 193194 carbonato de potássio 422423 carbono na cinza volante 8788 683684 na sílica ativa 8687 707708 carga mantida 430431 467469 influência na resistência 354356 no coeficiente de Poisson 439440 carregamento equipamento para ensaio de fluência 484486 tempo influência na deformação 430431 velocidade influência na resistência 645647 carregamento centrado 621622 carregamento cíclico influência na fluência 482 ver também fadiga carregamento cíclico 351352 influência na fluência 482 483 na resistência 354356 carregamento em dois pontos 621622 carregamentos nos terços 621622 carvão 3 no agregado 145146 no agregado de clínquer 723724 caulim 7879 cavidades 247248 cavitação 502 chama influência na resistência 404405 chert 150 no agregado 148 chert opalino 8486 choque térmico 394396 583585 chumbo no agregado 146147 chuva ácida 527528 ciclo térmico 410411 491493 cimentfondu 9596 ciment métallurgique sursulfaté 8485 cimento 1 álcalis no 9 46 48 7475 150 151 539540 575576 alterações históricas 348349 alterações nas propriedades 348349 amostragem do 345346 análise química 7072 arincorporado568569 classificação 6263 composição 8 1113 composição em óxido 9 custo de energia 62 danos à saúde 48 definição 1 dispersão 679680 distribuição das dimensões das partículas 2123 e aceleradores 261263 equlíbrio de fases 9 escolha do 9394 Europeu6568 fabricação do 2 8 9495 formação de bolas 224226 granulometria do 2223 hidrófugo 9293 história 1 índice 779780 instável 5157 7072 jet 7475 massa específica 2223 2627 7172 modificado 7677 natural 9394 pasta capacitância 365367 consistência 2021 4850 de consistência padrão 4850 efeito da temperatura 376378 expansão do 442443 massa específica 3234 módulo de elasticidade 121123 431432 movimentação de umidade 461462 relação tensãodeformação 431432 retração plástica 440441 patenteado 7475 pega regulada 7475 524525 532533 resistência 363 7 exigências 344345 faixa 7172 na idade de 7 e 28 dias 349351 pelo ensaio ASTM 5557 pelo ensaio em argamassa 5455 pelo ensaio em concreto 5455 uniformidade 345346 variabilidade 344345 rocha 9394 saco 7 77 6777 superficie específica 2124 temperatura 416417 teor de cloretos 7072 teor de sulfatos 7072 tipo 62 6667 influência na durabilidade 6768 528529 na resistência 760761 nas especificações 7 567 57 teor de compostos 6566 E1 465466 K465469 529530 M 465469 o 466467 S465469 I66676970 II66676970 7678 531532 745746 III 6667 7172 IV 6668 7678 V6667 7778 tipo ASTM 6566 6667 cimento à base de calcário 1 cimento branco 7879 no ensaio de manchamento 341342 cimento branco aluminato de cálcio 105106 cimento branco de elevado teor de alumina 7980 106107 cimento CEM 6263 cimento colorido 7980 cimento com incorporador de ar 568569 cimento de alta resistência inicial 1113 6667 7172 cimento de aluminato de cálcio 9596 cimento de alvenaria 9293 Índice 851 cimento de baixo calor 4041 6667 7677 8284 cimento de baixo teor de álcalis 48 7879 259 260 540542 680681 e aditivos 268270 resistente a sulfatos 7879 cimento de elevado teor de alumina 949 5 branco 7980 calor da hidratação 9697 clínquer 949 5 composição 9497 conversão do 9899 e aditivo redutor de água 269270 e cloreto de cálcio 9697 e corrosão 594595 e cura a vapor 386387 e escória granulada de alto forno 104105 em água do mar 9697 fabricação do 9495 hidratação do 9596 misturas de cimento Portland 9798 pH 9596 propriedades fisicas 9697 resistência 9697 resistência ao ataque químico 9596 tempo de pega 5051 9697 cimento de elevado teor de alumina concreto ataque químico 9697 influência na resistência 104105 carbonatação do 104105 524525 conversão do 9899 e autoclavagem 388389 e cura a vapor 386387 efeito da temperatura 9899 de ácidos 9697 de sulfatos 9697 do consumo 101103 fluência 9899 para fins refratários 1O5106 perda da resistência 1001O1 permeabilidade ao ar 100101 porosidade 99101 relação entre a relação águacimento e resistência 100103 289 resistência a álcalis 9697 sulfatos 104105 resistência dielétrica 365367 resistência química 9697 resistividade 363366 retração 450452 teor de umidade 104105 trabalhabilidade 9899 uso do 104105 uso estrutural 101105 cimento de escória 8284 852 Índice cimento de Lossiers 463465 cimento de minério de ferro 7778 cimento de pega rápida 7475 9798 cimento de pega regulada 7475 524525 532533 no concreto projetado 238239 cimento de ultraalta resistência inicial 6970 cimento Erz 7778 cimento expansivo 9293 463467 476 cimento Ferrari 7778 cimento hidratado 1920 3536 estructura 2526 3637 massa específica 2627 reação com ar 517518 cimento hidráulico 1 6263 cimento hidrófugo 9293 cimento modificado 7677 cimento natural 9394 cimento para poços petrolíferos 9293 cimento Portland 1 2 6263 baixo calor 4041 7677 classificação pela resistência 7072 composição química 8 de endurecimento rápido 7274 especial 7274 fabricação do 2 finura controlada 7172 misturas de cimento de elevado teor de alumina 9798 tipos 6567 ultra altaresistência inicial 7274 cimento Portland composto 6263 cimento com cinza volante 8687 cimento de calcário 9091 cimento de escória 8284 cimento pozolânico 7677 cimento Portland comum 6667 6970 cimento Portland de alto forno 6667 8081 alta resistência inicial 8284 baixa resistência inicial 8284 baixo calor 8284 classe 8284 comum66676970 resistência inicial 8284 cimento pozolânico 8687 cimento quente 416417 cimento resistente a sulfatos 7778 532533 baixo teor de álcalis 7879 e água do mar 537 e cloretos 7879 588590 593594 influência na carbonatação 524525 cimento rock 9394 cimento Romano 1 cimento supersulfatado 8485 e autoclavagem 388389 efeito da carbonatação 525526 resistência a sulfatos 8485 532533 cimentos bactericidas 9091 cimentos compostos 6266 9394 com sílica ativa 8990 hidraúlico 6263 influência na resistência 4145 4850 cimentos de alta resistência inicial especiais 7274 cinza com elevado teor de cálcio 8788 cinza de casca de arroz 8487 cinza volante 5354 6365 8687 678 679 681682 Classe C 8788 532533 679 684685 687690 Classe F 8787 542544 679 684685 687 690 Classe M 8486 classificação 8788 681682 composição 8788 concreto protendido 690691 cor 681682 dimensão da partícula 685687 e cura 688690 e cura a vapor 386387 e superplastificantes 277278 efeito tisico 685687 empacotamento 685687 finura23258687 forma 682683 forma do partículas 8687 hidratação 683684 efeito do pH 683684 influência na carbonatação 523526 na corrosão 59459 5 na durabilidade 688690 na exsudação 218219 na fluência 4 7 44 7 6 688690 na incorporação de ar 573574 685687 690691 na permeabilidade 688690 na reação álcalisílica 690691 na reatividade do agregado 541542 542 na resistência 681682 684688 na resistência à abrasão 690691 na resistência a sulfatos 688690 na retração 688690 na retração autógena 442443 na trabalhabilidade 683684 no concreto fresco 682683 no retardo 683684 massa específica 688690 moagem681682685687 no concreto bombeado 233 no concreto celular autoclavado 740741 propriedades do concreto 679 681682 reatividade 687688 resistência ao congelamento 688690 rica em cálcio 8788 substituição em massa 688690 superficie específica 8687 teor influência na resistência 687688 limite 688690 695696 771772 teor de carbono 683684 vantagens 681682 variabilidade 680682 cinza volante pulverizada ver cinza volante cinza volante sinterizada 721 723724 concreto 721 730731 cinza vulcânica 8486 cinzas 723724 cinzas vulcânicas 719722 circuito aberto de moagem 7 circuito fechado de moagem 7 classificação das condições de exposição 771772 clínquer 2 7 8 8081 agregado 723724 composição 6970 moabilidade 48 moagem do 7 clinquerização 7879 cloreto de bário 260261 cloreto de cálcio 9697 259260 como agente anticongelante 583585 e autoclavagem 388389 influência na corrosão 259261 na retração 450452 cloreto de sódio 260261 como agente descongelante 583585 cloretos 587588 ataque 585586 e cimento de elevado teor de alumina 9697 e cimento resistente a sulfatos 7879 em materiais orgânico 590591 ensaio de penetrabilidade 597598 fixação do 1819 592594 influência na resistividade 363365 ingresso588590592594 773774 efeito da cinza volante 690691 da escória granulada de alto forno 694695 da sílica ativa 702703 no concreto de alto desempenho 715716 livre 592594 na água 192193 590591 593594 na água do mar 587590 na escória granulada de alto forno 588590 no agregado 144145 587588 no cimento 7072 588590 nos aditivos 270271 perfil 590591 penetração de 590591 solúvel em ácido 588590 Índice 853 solúvel em água 144145 588590 teor no concreto 588590 592593 teores limites 592593 transportado pelo ar 538539 588590 593594 transporte do 503 590591 cloretos transportados pelo ar 538539 588590 593594 cloroaluminato 96 584 593 cloroaluminato de cálcio 78 593 CO ver dióxido de carbono cobrimento da armadura 522525 586587 595597 756757 coeficiente de cinética térmica 394396 coeficiente de dilatação térmica 392394 da pasta de cimento 155156 394395 determinação do 396398 do agregado 154155 do concreto 394395 do concreto celular 389390 396397 efeito da temperatura 396398 da umidade 396398 das proporções da mistura 394395 do cimento 396398 do teor de agregado 394395 do teor de umidade 394396 do tipo de agregado 394398 dos vazios 396397 coeficiente de forma do agregado 120121 coeficiente de permeabilidade 504505 coeficiente de Poisson 307309 438439 aparente 438439 determinação dinâmica 438439 do agregado influência na resistência ao impacto 359 361 papel na fluência 470472 do concreto com agregados leves 438439 e módulo de elasticidade 439440 659660 e módulo dinâmico 439440 e resistências ratio 308309 efeito na interface 615616 efeito no ensaio à compressão 609610 615 616 fluência 439440 484486 influência na fluência 470472 na resistência 307309 na fadiga 354356 na tração 438439 sob carga mantida 439440 sob tensões multiaxiais 440441 854 Índice coeficiente de redução de ruído 367368 coeficiente de variação 669 762763 método 764767 coeficiente efetivo de do difusão 505506 coesão3536 5354203204209211215 216279280 741742 774775 influência da cinza volante 682683 coesão molecular 305 colapso das bolhas de ar 575576 colmatação autógena 344345 458460 influência da água de amassamento 190 colmatação do concreto 344345 colocação alimentação em volume 220221 sequência 224228 combinar agregados miúdos e graúdos 161162 779781 compactação da pasta de cimento por pressão 2830 do agregado 132133 do concreto 201202 influência da granulometria 161162 influência na resistência 193195 dos ensaios de corpos de prova 606608 e concreto sem finos 741742 compactos da pasta de cimento 295296 299300 378 380 536537 resistência 295296 299300 influência da porosidade 295296 do pó de cimento 2830 632634 uso estrutural 745746 ver também concreto com pósreativos comparação cilindroubo 607608 616617 619620 703704 componente de alvenaria autoclavado 740741 comportamento dúctil 305 comportamento frágil 301 389390 432435 701702 comportamento plástico 432433 composição do cimento 8 influência na resistência 4244 na superficie específica 3435 potencial 8 do cimento de elevado teor de alumina 9596 do concreto endurecido ensaio 663665 do concreto fresco ensaio 249250 composição de Bogue 9 10 4850 composição de óxidos 1013 composição potencial do cimento 9 10 composição quimica do cimento 1113 compostos principais do cimento 8 compostos secundários 9 no cimento de elevado teor de alumina 9596 compressão corpos de prova ruptura 614616 ensaios 605606 613614 estado duplo de tensões 307308 estado triplo de tensões 307308 compressão triaxial 310311 compressão uniaxial 307308 concentração de tensões 30 5 alívio pela fluência 493 na interface 318 no ensaio 60961 O conchas no agregado 144145 concretagem com temperatura baixa 418420 influência na resistência 381382 uso do cimento de elevadíssima resistência inicial 7475 concretagem em tempo quente 414415 uso de retardadores 265266 uso de superplastificantes 271 concreto armado água do mar ataque ver entrada principal corrosão e agregado de clínquer 724726 efeito da fluência 491493 concreto autoadensável 250251 exigências 250251 formas de obtenção 250251 limites 250251 concreto autoclavado 386387 retração por carbonatação retração 462463 concreto autonivelante 241242 concreto autotensionante 463465 concreto bombeado 229230 efeito da granulometria descontínua 179180 requisitos para o 232 uso de redutores de água 266267 concreto celular 386387 718719 738739 condutividade térmica 393 propriedades 721 resistência 721 739740 efeito da massa específica 738739 concreto celular autoclavado 739741 concreto ciclópico 182183 concreto colorido em tom pastel 7980 concreto com agregado exposto 179180 241 242 262264 concreto com agregados leves 718719 729 absorção acústica 367368 735736 alta resistência 731732 coeficiente de Poisson 438439 concretagem em tempo frio 420422 consumo de cimento 730 792793 cura a vapor 386387 deformação elástica 472473 dosagem 771773 791792 durabilidade 734735 e cura a vapor 386387 efeito da cura 339 da dimensão 628629 da forma do corpo de prova na resistência 617619 da incorporação de ar 582583 da temperatura criogênica 408409 efeito da base no 617619 fresco 729 hidratação 735736 massa específica 718719 729 módulo de elasticidade 436437 732733 no fogo 736737 propriedades térmicas 736737 relação tensãodeformação 432434 resistência 729 730 792793 efeito da dimensão do agregado 730731 da resistência do agregado 730731 do consumo de cimento 730 resistência à fadiga 359361 retração 448449 450452 735736 trabalhabilidade 196198 730 uso em tempo frio 420422 concreto com agregados précolocados 239240 betoneira 220221 concreto com armadura póstracionada 738739 concreto com incorporador de ar 567568 com cinza volante 688691 com escória granulada de alto forno 695696 com sílica ativa 702703 granulometria para 172174 na fadiga 358359 trabalhabilidade 196198 concreto com pósreativos RPC 745746 concreto com serragem 739740 concreto compactado com rolo 413414 concreto condutor de eletricidade 363365 concreto de abatimento zero 198199 787788 concreto de alta resistência 272273 703704 comportamento na fadiga 358359 definição 703704 efeito da alta temperatura 402403 de agentes descongelantes 583585 do agregado aderência 123124 forma 120121 textura 120121 fSsuração432433 leve 731732 microfissuração 314 módulo de elasticidade 448449 produção do 765766 Índice 855 projeto estrutural 717718 relação tensãodeformação 432433 retração 450452 variabilidade 7 657 66 concreto de alto desempenho 678 703704 abatimento 704705 aderência 717718 aditivos 706707 agregado 705706 capeamento do corpo de prova cilíndrico 612613 715716 componentes 703704 712713 composição 704705 desenvolvimento futuro 717718 dimensão máxima do agregado 705707 775776 dosagem 790791 durabilidade 715716 endurecido 709710 ensaio 612613 715716 escolha do cimento 709 fluência 717718 liberação de calor 717718 mistura 706707 módulo de elasticidade 435436 714 no estado fresco 706707 permeabilidade 704705 proporções da mistura 709711 propriedades 704705 relação águacimento 704705 requisitos para produção 717718 resistência 703704 712713 inicial 381382 705706 714 retrogressão 712713 resistência à abrasão 717718 resistência à descamação 716717 resistência ao congelamento 715717 resistência ao fogo 402403 717718 retração 717718 superplastificantes 277278 709 trabalhabilidade 707709 uso agrícola 717718 concreto de retração compensada 463465 544546 concreto endurecido ensaios sobre a composição 663664 concreto espumoso 738739 ver também concreto celular concreto fluido 207208 224226 235237 241242272273 787788 concreto fresco 190 análise 247248 ataque por congelamento 417418 concreto gasoso 738739 concreto impermeável 515517 concreto infiltrado com enxofre 616617 856 Índice concreto isolante 105106 719724 744745 concreto jateado 235237 concreto lançado por robô 208209 concreto leve 678 713714 718719 absorção acústica 367368 aspectos econômicos 718719 baixa massa específica 719722 calor específico 392394 classificação 718721 coeficiente de Poisson 438439 com cimento de elevado teor de alumina 106107 condutividade térmica 390391 393 custo 718719 e autoclavagem 386387 388389 estrutural 718719 influência na retração 450452 insolante 719724 744745 massa específica 718719 movimentação de umidade 460461 propriedades 719722 relação entre resistência traçãoresistência compressão 325 resistência 719722 731732 resistência à abrasão 544546 resistência ao fogo 405406 resistência moderada 719722 concreto leve 719722 744745 concreto leve estrutural 718719 agregado no 722723 concreto leve não estrutural 718722 concreto massa 410411 armado 413414 ciclo de temperatura 410411 com agregado leve 738739 controle da pega 413414 definição 410411 e incorporação de ar 582583 efeitos da temperatura 410411 fluência 490491 493 isolamento 413414 propriedades térmicas 390391 retração autógena 442443 simples 412413 uso de retardadores 262264 uso do agregado précolocado 241242 concreto misturado no caminhão 225227 concreto monolítico 242243 concreto para cravação de pregos 7 447 45 concreto para pintura 7980 526527 concreto parcialmente misturado 227228 concreto pesado 678 concreto prémisturado 225227 717718 790791 concreto prémoldado 219220 243244 247 248 259260 386387 463465 661 concreto previamente misturado 227228 concreto produzido em central 225227 concreto projetado 235237 644646 betoneira 220221 com cimento de elevado teor de alumina 106107 mistura por via seca 237238 mistura por via úmida 237238 concreto projetado pneumaticamente 237238 concreto refratário 105106 concreto resistente ao congelamento 563565 concreto seco dilatação térmica 394398 concreto submerso 239241 uso de redutores de água 266267 concreto tratado a vácuo 245246 576577 resistência à abrasão 544546 concretos especializados 7 457 46 condição de umidade do concreto influência na carbonatação 519522 na condutividade térmica 391392 na difusividade térmica 392394 na dilatação térmica 394396 na durabilidade 528529 na resistência a baixas temperaturas 408 410 na resistência à flexão 626627 na resistência ao congelamento 579581 na resistividade 361365 na velocidade de pulso 659660 no calor específico 392394 no índice esclerométrico 654655 no módulo de elasticidade 436437 condição de umidade da pasta influência na dilatação térmica 155156 condição sem reflexão 359361 condições de armazenamento influência na resistência ao impacto 360361 na retração 452453 condições de ensaio 605606 condições de exposição influência no teor de ar 570571 condutividade térmica 390391 determinação 391392 do concreto celular 739740 do concreto celular autoclavado 740741 com cimento de elevado teor de alumina 106107 do concreto leve 391 729 741 do concreto sem finos 741 e difusividade 391394 efeito da temperatura 391392 da umidade 391392 do agregado 391392 cone de Marsh 277278 709710 conformidade 605606 626627 congelamento ação 418 559 alternado 559560 antes da pega 418419 ataque no concreto fresco 417419 ciclos 559 560 danos detecção do 655656 susceptibilidade do agregado 149 e resistência ao congelamento 418419 expansão418419564565 proteção 422423 um ciclo 418419 vulnerabilidade 418419 com agregado de granulometria descontínua 179180 da água capilar 563565 do agregado ensaio 148 do concreto fresco 417418 e degelo 559 agregados 133134 148 564565 efeito da água de amassamento 190 efeito da cinza volante 688690 da idade 418419 563565 do agregado 133134 148 154155 do cloreto de cálcio 260261 do teor de umidade do agregado 235237 dos poros capilares 3233 no laboratório e nas estruturas 579581 repetido 559 560 temperatura 559 563565 velocidade de influência na durabilidade 570571 considerações ecológicas 62 consistência da pasta de cimento 4850 consistência da pasta normal 4850 consistência do concreto 190 194195 definição 194195 efeito da incorporação de ar 582583 da temperatura 212213 do bombeamento 232 do tempo 211212 ensaio de abatimento 198199 consolidação 241242 constante dielétrica 139140 consumo de cimento e incorporação de ar 570572 influência na exsudação 218219 na incorporação de ar 573574 na resistência 303 na resistência à abrasão 544546 Índice 857 consumo de cimento 785786 conversão para relação agregadocimento 776778 determinação do 249250 663664 e dosagem 772773 776777 ensaio 249250 663664 influência na bombeabilidade 233 234 na durabilidade 772773 na resistência 7 30 na resistência a sulfatos 532533 na temperatura 380381 no calor de hidratação 3941 variações autógenas de volume 441442 nas especificações 7 567 57 no concreto leve 718719 no concreto massa 410411 no concreto sem finos 741742 no concreto tratado a vácuo 247 para concretagem em tempo quente 414415 relação com a resistência do concreto leve 730 contra o fogo 237238 controle 605606 623 764765 influência no desvio padrão 764765 por ensaios de cura acelerada 651652 controle de qualidade 605606 755756 769770 conversão do cimento de elevado teor de alumina 9899 efeito daidade99100 da relação águacimento 100103 da temperatura 99100 grau de 9899 influência na carbonatação 524525 na resistência 99101 103104 cor do concreto 2 efeito da autoclavagem 389390 da cinza volante 8788 da escória granulada de alto forno 69469 5 da lavagem com ácido 536537 da sílica ativa 703704 da temperatura 405406 de sulfatos 530531 do óleo de linhaça 584585 dos compactos 536537 corpo de prova bases côncavas 609 bases convexas 609 dimensão e dimensão do agregado 634637 influência na resistência 627628 efeito das bases 609610 forma influência na resistência 304 635636 858 Índice corpo de prova cilíndrico moldado no local 644646 corpos de prova em serviço 606607 correção de Bessel 669 correção na flexão em função do cisalhamento 436437 corrente contínua cc resistividade 365367 corrosão fatores influentes 59459 5 influência da água de amassamento 190 da água do mar 192193 340341 da areia do mar 144145 da carbonatação 521522 525526 da escória granulada de alto forno 69 5696 do cimento 594595 do cloreto de cálcio 259261 do cobrimento 597598 dos cloretos 585586 influência na resistência 587588 inibidores 597598 interrupção 597598 reações 585586 corrosão induzida por cloretos 144145 192 193 536537 585588 efeito da carbonatação 525526 593594 corte 242243 criolita 7879 cristalização 9 critério de Orowan para ruptura 307308 CSII 1516818290919596 123124 316317376378 542683685691692 694695699700 740741 cura 334 água 193194340341 barreira 341342 temperatura 341342 com cimento supersulfatado 8485 com cinza volante 684685 688690 com escória granulada de alto forno 693694 695696 com formas deslizantes 342343 com formas drenantes 247248 com sílica ativa 342343 700702 compostos 342343 corpos de prova padrão 607608 de corpos de prova 607608 do concreto leve 728 do concreto projetado 238239 do concreto sem finos 741742 em tempo frio 420423 em tempo quente 417418 ensaios 342343 exigências e relação águacimento 338 hot mix 389390 influência na carbonatação 521524 na corrosão 59 5596 na permeabilidade 512514 na permeabilidade ao ar 516518 na região externa do concreto 338 na resistência 325 338 na resistência à abrasão 544546 na resistência ao congelamento 563565 na resistência de testemunhos 640641 na retração 452453 intermitente 343344 membrana340343 métodos 339 342343 por radiação infravermelha 390391 temperatura influência na resistência 378380 tempo 343344 úmida 340341 cura a vapor 382383 à pressão atmosférica 382383 alta pressão 386387 aumento de temperatura 385386 ciclo 384387 ciclo ótimo 386387 com cinza volante 386387 com escória granulada de alto forno 386387 680681692693 com sílica ativa 680681 do concreto com agregados leves 386387 e cimento supersulfatado 8485 e cloreto de cálcio 260261 e incorporação de ar 575576 e velocidade de pulso 661 influência na resistência 382 na resistência em longo prazo 383 período 385386 resfriamento 385386 cura adiabática 649651 cura autógena 648651 cura combinada à temperatura 414415 cura em tempo quente 417418 cura interna 184185 cura por eletricidade 390391 cura por radiação infravermelha 390391 cura úmida 8485 340341 curvas granulométricas de Fuller 163164 dacito 150 de ensaio Deva 128129 decarbonatação 3 7 decibel 367368 deflecção efeito da fluência 493 defloculação267268271274275682683 deformação restrição influência na fissuração 458460 tipos 430431 488489 deformação à tensão máxima 433434 abrandamento 354356 capacidade 308309 646648 endurecimento354356 energia absorvida no impacto 360361 final última 309310 limite 308309 646648 na fadiga 352354 358359 na ruptura 309310 358359 observada 430431 transversal 308309 velocidade influência na resistência 360361 646648 volumétrica 438439 deformação elástica 430431 467469 488489 e fluência 430431 467469 efeito da idade 467469 inicial 467469 na fadiga 352354 no concreto com agregados leves 472473 nominal 469470 deformação elástica inicial 467469 deformação final 358359 734735 efeito da resistência 309310 na fadiga 358359 tração 30931 O deformação instantânea 467469 deformação limite 308309 e fluência 473474 491493 deformação não elástica na fadiga 352355 deformação plástica 488489 deformação residual 469470 489491 deformação total na fadiga 352354 358359 deformação transversal 307309 438439 615616 influência na resistência 308309 na fadiga 354356 deformação viscosa 488489 deformação volumétrica 438439 delaminação 587588 683684 demanda de água data 195198 795797 efeito da área superficial do agregado 165 da cinza volante 679680 682683 687 688 da dimensão máxima do agregado 165 180182 195198 da escória granulada de alto forno 679680 da mica 145146 da sílica ativa 697698 da temperatura 213215 415416 do agregado 121122 forma 121122 textura 121122 Índice 859 do ar incorporado 195198 582583 729 do carbono 707708 do cimento expansivo 466467 do consumo de cimento 304 do pó 142143 do silte 142143 dos pigmentos 7980 na dosagem 789 para concreto com agregados leves 729 densidade absoluta do agregado 130133 densificação do concreto efeito da fluência 491493 efeito do carregamento cíclico 354356 desadsorção e fluência 480 descamação 583585 descamação por sais 538 585 descamação superficial 584585 desdolomitização 152154 desempenadeira mecânica 245 desgaste do concreto 543544 dessanilização do concreto 599 dessecação 456 desvio padrão 669 760762 770771 da resistência 761762 dentro do ensaio 764765 efeito da dimensão do corpos de prova 628629 da idade 767768 entre ensaios 764765 fatores influentes 770771 método 764768 relação com a amplitude 667 668 com a resistência 762763 765766 determinação da espessura pela velocidade de pulso 661662 determinação do condutividade no regime permanente 391392 determinação do condutividade por caixa quente 391392 determinação do condutividade por fio quente 391392 determinação da condutividade por métodos transientes 391392 determinação do condutividade por placa quente 391392 determinação do teor de umidade pela eletricidade 139140 determinação do teor de umidade por balança romana 138139 diagrama modificado de Goodman 354356 356357 difusão 504506 519521590591 através da água 506507 através do ar 505506 coeficiente 505506 860 Índice efeito da escória granulada de alto forno 694695 efeito da relação águacimento 506507 efetiva 505506 iônica 506507 difusão iônica 506507 difusão molecular 480482 difusividade 504505 efeito da escória granulada de alto forno 694695 gás 515517 e permeabilidade 515517 térmica 390394 e condutividade 391394 medida da 392394 difusividade térmica 390394 410411 determinação da 392394 dilatação térmica coeficiente ver coeficiente de dilatação térmica da pasta de cimento 155156 de rochas 155156 do agregado 154155 e da pasta 155156 e do concreto 394396 do concreto celular 389390 do concreto leve 736738 do concreto sem finos 743744 influência na durabilidade 398401 livre 410411 dilatômetro 155 dimensão influência na resistência à compressão 632634 na resistência à tração 628630 na variabilidade 628629 631633 dimensão do agregado leve influência na massa específica 731732 na resistência 731732 dimensão do corpo de prova cilíndrico 607608 dimensão do elemento influência na dimensão máxima do agregado 774775 na fluência 479480 na resistência 627630 639640 na retração 455456 na trabalhabilidade 77 477 5 no ciclo de vapor 385386 388389 dimensão dos poros 297298 504 distribuição 297298 efeito da cinza volante 683685 da floculação 679680 influência na fluidez 504 na resistência 297298 no congelamento 559 dimensão máxima do agregado 180182 aspectos económicos 775776 em grandes estruturas 412413 influência na demanda de água 165 na dimensão do corpo de prova 634637 na dosagem 774775 na durabilidade 773774 na fluência 470472 na resistência à cavitação 547548 na resistência à erosão 54654 7 na resistência ao impacto 359361 na resistência do concreto 287 na resistência do testemunho 639640 na retração 44644 7 na retrogressão 286 na trabalhabilidade 195198 no congelamento 566568 no consumo de cimento 773774 no diâmetro da tubulação 230231 no teor de ar 570572 na dosagem 774775 para concreto de alto desempenho 705706 775776 dióxido de carbono ataque por 518519 do cimento de elevado teor de alumina 9697 da fabricação de cimento 6263 na água 527528 no ar 518519 dispersão 665666 669 da resistência à compressão da almofada 609610 efeito do capeamento 609610 do índice esclerométrico 655656 dos resultados do ensaio de impacto 359361 dispersão do cimento ver defloculação distribuição curva 665667 da resistência 665666 de valores extremos 628629 distribuição de frequência 665667 distribuição Gaussiana 667 760761 distribuição normal 667 760761 da resistência 628630 do anel 632634 do cimento não hidratado 1314 carbonatação do 3839 influência na fluência 470472 na resistência 2830 pasta endurecida 2627 do concreto fresco 383384 do gelo 408409 dolerito 148 dilatação térmica 394396 retração 448449 dolomita condutividade térmica 391392 reatividade 152154 resistência ao fogo 405406 dormentes 361363 530531 dosagem 754755 concreto fluido 789 considerações econômicas 7 557 56 e agregado dimensão máxima 774775 granulometria 775776 tipo 775776 e consumo de cimento 776777 e demanda de água 787788 789 e dimensão máxima do agregado 774775 e durabilidade 770771 e trabalhabilidade 774775 fatores no 770771 método americano 757759 782784 método britânico 794 método do ACI 757759 782784 outros métodos 797800 para concreto com agregados leves 791792 para concreto de abatimento zero 787788 para concreto de alto desempenho 790791 por volume absoluto 777779 processo 757759 dosagem em volume 220221 dryshake 8081 durabilidade do agregado 133134 145146 148 564565 579581 efeito da dimensão do poro 149 do concreto 502 e dosagem 770771 efeito ciclos de temperatura 398401 da autoclavagem 386387 da cinza volante 688690 da cura 701702 da dilatação térmica 154155 398401 da escória granulada de alto forno 690691694695 da exsudação 217218 da sílica ativa 701702 do cloreto de cálcio 259260 do tipo de cimento 6768 projeto para 502 770771 do concreto com agregados leves 734735 do concreto com agregados précolocados 240241 do concreto de agregado de clínquer 724726 do concreto de alto desempenho 715716 Índice 861 do concreto projetado 238239 do concreto sem finos 743744 do concreto tratado a vácuo 245246 fator 578579 dureza do agregado 128129 do concreto 652653 influência na resistência à cavitação 547548 na resistência à erosão 54654 7 na resistência à penetração 655656 dureza superficial 652653 655656 e agregado superficie seca 130132 134138 290 726728 efeito da coincidência 370 efeito da dimensão causas 634635 na anidrita 634635 na retração 444445 na tração 635636 no coeficiente de variação 631633 no desvio padrão 631633 no ensaio 627628 635636 nos testemunhos 639640 efeito de rolamento 682683 efeito de filtro 162163 efeito eletroquímico no aço 585587 efeito parede 325 634637 758759 na interface com agregado 123124 316317 efeitos internos na durabilidade 502 eflorescência 144145 535536 efeito da água do mar 192193 da autoclavagem 389390 dos cloretos 192193 elasticidade 430431 elasticidade retardada 488489 elo mais fraco 306 628629 em corpos de prova cúbicos 625626 efeito da condição de umidade 627628 relação com ensaio do módulo de ruptura 623 variabilidade 626627 emissões acústicas 661662 empacotamento do agregado 121122 133134 efeito da sílica ativa 696697 699700 ensaio de compressão 609610 influência na resistência 685687 na pasta de cimento 699700 no ensaio de compressão 609610 617619 no ensaio de tração por compressão diametral 624 empenamento449450455456 736737 endurecedores 544546 862 Índice endurecimento 1920 5152 ver também hidratação energia de ligação da água 3738 energia sonora 367368 enrijecimento do concreto 211212 227228 aspereza do agregado influência na resistência do concreto 287 da mistura influência na autoclavagem 388 389 ensaio 60 5606 influência do corpo de prova 614615 máquinas 432433 607j8 613615 715716 ensaio à tração por compressão diametral 624 com acelerada cura 650651 ensaio acelerado de fluência 484486 ensaio baseado no eco 661662 ensaio colorimétrico 141142 ensaio com cura acelerada 646648 utilização direta 650651 ensaio com esclerômetro 652653 e abrasão 544546 e ensaio de resistência à penetração 656658 e ensaio pullout 658659 ensaio com jato abrasivo 546547 ensaio com peróxido de hidrogênio 142143 ensaio em corpos de prova cura do 606607 padrão606607 715716 para concreto de alto desempenho 715716 planicidade 609610 ruptura 615616 serviço 606607 simulação das condições na estrutura 606607 tração por compressão diamentral ruptura 616617 ensaio da bola de Kelly 205206 729 e ensaio de abatimento 206207 ensaio da mesa de fluidez 205206 ensaio da roda de desbaste 544545 ensaio de abrasão das esferas de aço 543545 ensaio de arrancamento breakoff 658659 ensaio de atrito Deva 128129 ensaio de congelamento de um ciclo 563565 ensaio de corpos de prova cilíndrico 607608 comparação com ensaio de corpos de prova cúbicos 607608 619620 dispersão dos resultados 619620 moldado no local 644646 ensaio de corpos de prova cúbicos 606607 adensamento do 244245 ver também cubo ensaio de cubo equivalente 608609 ensaio de fenoftaleína 524525 ensaio de Figg 509510 ensaio de flotação 145146 ensaio de fluidez da ASTM 201203 ensaio de fratura interna 658659 ensaio de jato de areia 543545 ensaio de Le Chatelier 4850 5254 7072 9596 ensaio de miniabatimento 201202 277278 ensaio de penetração de bola 205206 729 ensaio de reatividade álcaliagregado 151 ensaio de remoldagem 203204 208209 e abatimento 208210 e ensaio Vebe 203205 ensaio de resistência à penetração 655656 e ensaio de arrancamento pullout 658659 ensaio de tração direta 620621 ensaio de tração por compressão diametral de cubos 625626 ensaio do cubo modificado 608609 ensaio do disco giratório 543545 ensaio do recipiente sifonado 138139 ensaio dos dois pontos 207208 ensaio em autoclave 5354 ensaio em corpos de prova cilíndricos 607608 ensaio em corpos de prova cúbicos 606607 comparação com ensaio em corpos de prova cilíndricos 607608 619620 ensaio em prismas 617619 ensaio K 207208 ensaio K de Nasser 207208 ensaio Los Angeles 128129 544546 ensaio peneiras 155156 ensaio pulloff 658659 ensaio pullout 656658 e ensaio com esclerômetro 658659 e ensaio de resistência à penetração 658659 ensaio Vebe 203205 e ensaio de remoldagem 203205 208209 ensaios de corpos de prova à compressão 605606 destrutivo 605606 do concreto de alto desempenho 715716 do concreto endurecido 605606 715716 estatísticas 664665 in situ 651652 na composição do concreto endurecido 663 664 não destrutivo 605606 651652 químico 151 663664 ensaios acelerados 646648 715716 ensaios de instalação posterior 658659 ensaios fisicos sobre a composição do concreto endurecido 664665 ensaios in sito 651652 ensaios mecânicos do concreto 605606 ensaios não destrutivos 605606 651652 fatores influentes 661662 métodos combinados 661662 usos 661662 entropia da água de gel 559 do gelo 559 equação da resistência 314 equação de Carman 2324 equipamento para análise expedita 249250 equlíbrio de fases 9 equlíbrio higroscópico da pasta 453454 erosão502543546 efeito da água de amassamento 190 da água de cura 193194 do cloreto de cálcio 260261 das formas drenantes 247248 resistência 544546 erro 669 erro padrão 670 escala Mohs 655656 esclerômetro Schmidt 652653 escoamento tangencial 480482 escória 722723 744745 escória de alto forno 8081 britada 723724 cristalina 723724 granulação da 8081 peletizada 8081 691i92 723724 730731 resfriada ao ar 724726 escória expandida 723724 concreto 719722 propriedades de cravação 744745 propriedades térmicas 736738 resistência 720 730731 escória granulada de alto forno 63i5 8081 678679690i91 adicionada à betoneira 690i91 atividade hidráulica 8182 cimento 8081 composição 8182 cura com 693i94 e autoclavagem 388389 e cimento de elevado teor de alumina 104105 e cura a vapor 386387 680i81 efeito da cura a vapor 386387 da temperatura 691i92 do teor 692693 exigências 8182 fabricação 8081 finura8182691i93 hidratação 8182 691i92 influência na alcalinidade 679i80 na carbonatação 523526 695696 na cor 69469 5 na corrosão 594595 695696 Índice 863 na difusividade 694i95 na durabilidade 691i92 694i95 na estrutura da pasta 691i92 na fluência 474476 693i94 na reação álcalisilica 541542 691i92 694i95 na resistência 69 li94 na resistência a sulfatos 532533 694i95 na resistência ao congelamento 695696 na resistividade 363365 na retração 450452 693i94 na temperatura 691i92 na trabalhabilidade 69 li92 no concreto fresco 69 li92 no ingresso de cloretos 694i9 5 no retardo 69 li92 massa específica 8182 níveis 8182 peletização 8081 reatividade 69 li92 superfície específica 8182 teor limites 695696 771772 ótimo 693i94 variabilidade 681682 691i92 escorregamento das partículas de gel 490491 esfericidade do agregado 117119 esgoto ataque por 527528 espaçamento das bolhas 568570 espaço intersticial no agregado 117119 no cimento hidratado 2526 3234 especificações 7 557 56 com base no desempenho 347348 espectrofotômetro 9 espectroscopia de infravermelho 524525 espuma na incorporação de ar 568569 para concreto celular 738739 estabilidade da mistura 194195 estabilizador 463465 estado duplo de tensões 307308 interação 309310 no ensaio de tração por compressão diametral 625626 estanqueidade da água 547548 efeito da revibração 245246 esteira 183184 estereomicroscópio 664i65 ésteres 271 estrutura de poros do agregado leve 719722 estruturas estaticamente indeterminadas efeitos da fluência 493 estruturas monolíticas 241242 413414 etringita 104105 273274 465467 529533 537649651688i90 864 Índice evaporação335341342 efeito da temperatura 335 da umidade relativa 335 do vento 335 influência na eflorescência 535536 na resistência 339 na retração plástica 440441 no ataque por água do mar 538539 prevenção da 335 expansão418419442443461462 argilas 363 7 como medida da resistência a sulfatos 532533 e fluência 478479 e retração 453454 no congelamento 563565 pressão394397530531 expressão de Féret 194195 285 286 expressão de Valenta 515517 expressão exponencial para a fluência 488489 expressão hiperbólica para a fluência 487488 expressão logarítmica para fluência 487488 exsudação216217342343 efeito da água de amassamento 190 da cinza volante 682683 da incorporação de ar 218219 566567 582583 da sílica ativa 679680 696700 das formas drenantes 247248 do agregado 566567 do cimento 217218 dos superplastificantes 275277 ensaios 216218 influência em ensaio de corpos de prova cúbicos 613614 na fissuração 290 na retração plástica 441442 no concreto com agregados leves 729 extensibilidade do concreto 458460 com agregado leve 735736 efeito dos retardadores 460461 F notação para Fe03 9 fabricação do cimento 2 9495 facilitador de intrusão 240241 fadiga 351352 concreto armado 358359 da aderência 358359 do concreto com agregados leves 731732 do concreto de alta resistência 358359 efeito da umidade 357358 ensaio da 358359 fissuras 358359 limite 351352 354356 na flexão 357358 sob tensões multiaxiais 356357 vida 354356 falha 305 306 falha mais fraca 306 falhas de concretagem 637638 falsa pega 2021 farinha crua 6 farol de Eddystone 2 fase vítrea na cinza volante 683684 687690 na magnésia 5152 na pozolana 8486 na sílica ativa 8687 no cimento de elevado teor de alumina 9596 no clínquer 8 48 fator de angulosidade 116117 fator de compactação 201202 e abatimento 201203 e remoldagem 208209 e tempo Vebe 208210 efeito da angulosidade 121123 do ar incorporado 582583 do tempo 211212 forma do agregado 121123 ensaio 201202 equipamento 201202 fator de espaçamento 568570 fator de espaçamento de bolhas de ar no concreto de alto desempenho 716717 fator de potência 365367 fatores na dosagem 754755 757759 fendimento no ensaio à compressão 616617 ferro na água 340341 no clínquer 723724 ferrugem 585586 filers 1113 6570 8284 9091 162163 524525594595 filito 150 filme hidrorrepelente 9293 filtro entupido influência no bombeamento 233 fim de pega 1920 5051 do cimento de elevado teor de alumina 9697 finura da areia influência no inchamento 139140 finura do cimento 7 2021 7172 cimento branco 7980 com filers 9091 e dilatação térmica 396398 influência na exsudação 217218 na fluência 4 7 44 7 5 na incorporação de ar 572573 na reatividade a álcalis 151 na resistência 7274 na retração 450452 na retração autógena 442443 na taxa de liberação de calor 4041 nos poros capilares 3233 fissura abertura344345 547552 controladora 303 316317 713714 detecção 661i62 determinação da idade 525526 propagação 314 no corpo de prova de flexão 623 propagação fatores influentes 123124 fissuração 547548 ao impacto 359361 através da argamassa 314 carga 299300 controle da 548552 deformação na compressão 308309 na tração 308309 devido à corrosão 550 587588 devido à reação álcalisílica 539540 devido à retração 415416 455456 devido à temperatura 410411 devido aos agregados instáveis 148 efeito da compressibilidade do agregado 124125 da corrosão 587588 da cura 452453 da exsudação 415416 441442 550 da finura do cimento 2021 da fluência 491493 da membrana de cura 418419 da retração 458460 da temperatura 410411 460461 do tempo quente 415416 dos gradientes de umidade 460461 dos retardadores 458460 em concreto curado a vapor 382383 energia 431432 influência na corrosão 595596 no coeficiente de Poisson 438439 na fadiga 358359 no concreto de alta resistência 432433 no concreto massa 410411 413414 nos corpos de prova à compressão 307308 prépega 441442 propagação rápida 314 tendência 458461 efeito dos aditivos 458460 ensaio 460461 tensão 307308 Índice 865 efeito do agregado 299300 tipos 550 548549 fissuração induzida por retração 422423 fissuração por assentamento plástico 415416 441442 550 fissuraçãoD 550 566567 579581 fissuras induzidas por tensões 548552 fissuras microscópicas 316317 fissuras prépega 441442 flambagem 736737 flint 148 floculação267268679i80 fluência 430431 467469 básica 469470 476 489491 característica 488489 coeficiente 488489 coeficiente de Poisson 439440 484486 do cimento de elevado teor de alumina concreto 9899 do concreto com agregados leves 471473 735736 do concreto de alto desempenho 717718 e carga de impacto 359361 e deformação elástica 430431 467469 eexpansão478479 e módulo de elasticidade 476 e retração 467469 478479 e ruptura com o tempo 473474 484486 491493 e velocidade de carregamento 645i47 efeito da água de amassamento 190 da cinza volante 688i90 da dimensão 479480 da escória granulada de alto forno 693i94 da finura do cimento 474475 da forma 4 79480 da idade 474475 da relação águacimento 474475 da relação tensãoresistência 472474 476 da relação volumesuperficie 479480 da resistência 472475 da secagem 4 77 da sílica ativa 476 da temperatura 4 79480 datensão472473 da umidade 476 do agregado 470473 do cimento 474475 do cimento expansivo 476 do cimento não hidratado 470472 do consumo de cimento 470472 do sulfato de cálcio 474475 do tipo do cimento 474475 dos aditivos 476 ensaios 476 484486 866 Índice acelerados 484486 específica473474476488489 expressões 487488 extrapolação 488489 fatores influentes 470472 final 473474 487488 influência em estruturas 490491 na deflexão 49 3 na fissuração 410411 mecanismo 488489 na água 490491 na torsão 484486 na tração 484486 natureza do 488489 no concreto massa 484486 490491 493 previsão 487488 real 469470 recuperação 469470 472473 478479 488489 e movimentação de umidade 478479 relação com fluência 488489 secagem 469470 476 478479 sob carregamento alternado 482 sob tensões multiaxiais 484486 485 superposição 488489 transversal 484486 valor limite 486488 fluência livre 491493 fluência básica 469470 476 489491 fluência específica 488489 fluência final 473474 487488 fluência real 469470 fluência torsional 484486 fluência transversal 484486 fluência triaxial 484486 fluidez 194195 266267 fluido hidráulico ataque por 527528 fluido intersticial no concreto fresco 24 7 fluoraluminato de cálcio 7475 fluorsilicato de magnésio 528529 fluxo 504505 através de um meio poroso 504505 ensaio201203205206208211216217 relação com abatimento 205206 fogo ensaios 402403 influência no concreto 404405 resistência 398401 404405 com agregado de quartzo 155156 do concreto de alto desempenho 717718 do concreto leve 405406 736737 tempo de resistência ao 405406 folhelho 2 no agregado 145146 para agregado leve 722723 folhelho opalino 8486 forças de van der Waals 3536 forma do corpo de prova influência na fluência 4 79480 na resistência 635636 na retração 455456 formação de cavidade 546547 formação de etringita tardia DEF 529530 formas 242243 para concreto leve 718719 para concreto sem finos 741742 permeável 247248 pressão nas 272273 remoção das 247248 259260 319 324 411412655656661 temperatura 422423 formas com revestimento absorvente 242243 formas deslizantes 342343 414415 682i83 formas drenantes 247248 formato de sódio 261262 formiato de cálcio 261262 forno 24 7 8 para agregado leve 722723 fotometria de chama 1 O fratura 306308 critérios 307308 energia 314 mecânica 314 frequência de carga e resistência à fadiga 356357 frequência de vibração 242244 frequência relativa 665666 fumaças tóxicas 404405 fundente na clinquerização 1819 7879 fungos 9293 527528 galvanização influência na aderência 326327 ganho de resistência efeito da cura 334 garantia de qualidade 770771 gás natural 3 gases de exaustão para cura 463465 gases NOx 682i83 gel 2526 3236 46 água27283637 559 congelamento 407408 difusão no congelamento 560 álcalicarbonato 152154 área superficial 3435 292 definição 3536 estrutura efeito da temperatura 375378 na pasta autoclavada 389390 papel na fluência 490491 partículas 3234 poros 2526 3233 510511 e formação de gelo 559 influência na resistência 293 volume 2728 290 porosidade 2728 resistência 343 5 resistência intrínseca 291 292 superficie específica 3234 tensão superficial 442443 volume 290 gel álcalisilicato 150 gel de expansão infinita 150 gel de tobermorita 1516 gel sílicofluórico 529 gelo adicionado 417418 cristais 560 estrutura 408410 formação 418419 559 resistência 408409 gelo seco 417 geminados 10 giz 2 gradientes térmicos 390391 grande 175178 granito 113114 124126 128129 dilatação térmica 155156 394396 permeabilidade 511512 granulometria contínua 166169 178179 granulometria do agregado 162163 agregado graúdo 172173 agregado leve 724726 agregado miúdo 172173 areias naturais 172174 bica corrida ou agregado total agregado 175177 com incorporação de ar 172174 combinação 172173 779780 concreto tratado a vácuo 247 curvas 158162 169170 daRoadNoteN4 169172 ideais 162163 dentro de cada fração de dimensão 165 e dimensão máxima do agregado 172173 e dosagem 775776 e superficie específica 165 em volume 196198 779780 exigências 161162 172177 gráficos 158162 importância 170172 influência na exsudação 170172 na fluência 470472 na incorporação de ar 573574 na relação águacimento 198199 na resistência 287 na retração 44644 7 na trabalhabilidade 170172 195198 Índice 867 nas proporções da mistura 775776 no abatimento 201202 no bombeamento 233 limites 172174 para concreto bombeado 233 235 para concreto com agregados précolocados 239240 para concreto projetado 238239 prática 170172 tipo 169170 779780 uniformidade 775776 zonas 170173 granulometria do cimento 2223 granulometria ideal 162163 165 granulometrias práticas 170172 gunite 235237 H notação para HO 9 HS ataque por 527528 haloisita 1617 hematita 8788 9394 hemihidrato 1821 709 heterogeneidade do concreto 180182 316317 com agregado leve 617619 e fluência 472473 influência na microfissuração 472473 na distribuição de tensões 614615 no módulo de elasticidade 437438 hidratação 1114 antes do congelamento 418419 da amostra selada de cimento 2728 do cimento de elevado teor de alumina 9596 efeito da água de amassamento 190 da argila 141142 da finura 2021 da matéria orgânica 141142 da pressão de vapor 2728 da relação águacimento 336 da serragem 744745 da sílica ativa 697699 da temperatura 320321 411412 418419 da umidade relativa 334 de impurezas no agregado 141142 do ácido tânico 141142 do carvão 145146 do cimento supersulfatado 8486 do congelamento 418419 dos retardadores 262264 redutor de água 267268 grau de 2730 influência naexpansão442443 na movimentação de umidade 460461 na recuperação da fluência 489491 868 Índice na resistência 339 na resistência ao congelamento 579581 no volume 2829 440441 produtos 1213 3940 volume 2627 290 temperatura mínima para 320321 422423 velocidade 1618 velocidade fracionai 45 hidratação seletiva 1314 340341 hidratados 1415 hidratados cúbicos 9899 hidrogênio 230231 249250 738739 hidrólise 1318 9596 hidrólise alcalina 9697 hidrorrepelentes 279280 hidróxido de cálcio 1619 524526 decomposição do 402403 reação com sílica 387388 hidróxido de magnésio 152154 hipótese de Griffith 305308 hipótese de Miner 359 histograma 665667 história do concreto l húmus 141142 idade do concreto influência na resistência 318 325 ilita 148 impacto359361502 impedância 365367 imprimação da betoneira 219220 impurezas na água 190192 no agregado 141142 nos silicatos 1415 4243 inchamento coeficiente 140141 consideração do em proporcionamento 780 do agregado graúdo 140141 do agregado miúdo 139140 do agregado miúdo britado 143 incorporação de ar 562563 566567 aspectos económicos 583585 com escória granulada de alto forno 695696 e reação álcalisílica 543544 e segregação 216217 e temperatura 415416 e trabalhabilidade 582583 efeito da cinza volante 573574 685687 690 691 da demora no lançamento 223224 da relação águacimento 570571 da sílica ativa 697699 da temperatura 415416 do tempo de mistura 223224 dos pigmentos 7980 dos redutores de água 268270 dos superplastificantes 274279 efeitos 580581 em temperaturas criogências 422423 em tempo quente 415416 fatores que influenciam 572573 influência na bombeabilidade 235237 na exsudação 218219 566567 582583 na granulometria 172174 na relação resistência à tracãocompressão 325 na resistência 581582 na resistência à fadiga 358359 na retração 450452 no módulo de elasticidade 732733 no teor de água 195198 resistência à descamação 583585 no concreto com agregados leves 729 735736 no concreto de alto desempenho 716717 no concreto projetado 238239 papel no congelamento 562563 por algas 192193 por microesferas 57 557 6 por redutor de água aditivos 268270 índice de 10 de finos 126127 de angulosidade 116117 121123 de desempenho 685687 de desempenho da sílica ativa 700702 de esmagamento 125126 e índice de impacto 127128 de hidraulicidade 692693 de superficie 166169 esclerométrico 653654 661662 influência na durabilidade 399 do concreto leve 736737 do concreto sem finos 743744 na dilatação 394396 real 396398 ingresso de sais efeito da água de amassamento 190 inibidor 265266 início de pega 1920 5051 do cimento de elevado teor de alumina 5051 9697 instabilidade do agregado 148 579581 influência nos danos por congelamento 569570 do agregado de clínquer 723724 do cimento 5154 5557 7072 do cimento de elevado teor de alumina 9596 intemperismo do agregado 112113 por sais 538539 interação do ataque por cloretossulfato 593594 interface agregadoimento 121123 290 316317 com agregado calcário 317 com agregado leve 317 732735 efeito da cinza volante 685687 da sílica ativa 696697 699700 influência na fadiga 357358 na relação tensãodeformação 714 região 503 estudos 317 microestrutura 316317 permeabilidade 512514 porosidade 316317 tensões na 318 interface agregadopasta 316317 interface concretoprato 615619 interface pratooncreto 615619 intertravamento do agregado britado 175177 do agregado e pasta 121123 isolamento 413414 422423 do concreto fresco 413414 elétrica 363365 isolamento acústico 369 do concreto leve 736737 isolamento térmico do concreto leve 719722 influência do absorção 512514 jateamento de areia no concreto 241242 Johnson Isaac 2 juntas influência na eflorescência 535536 na resistência ao fogo 405406 resistência à cavitação 547548 laço de histerese 352354 lamelaridade 119120 índice 119120 influência na trabalhabilidade 121123 lançamento grandes massas de concreto 411413 temperatura limite 416417 lascamento 402403 587588 laterita 124 lavagem com ácido 241242 536537 lei da massa 369 lei de Darcy 504505 lei de Fick 505506 lei de Stokes 2122 Índice 869 leve influência na resistência ao congelamento 728 liberação de calor 1618 efeito da finura do cimento 2021 ligação cerâmica 105106 ligações químicas 3536 ligas de silício produção de 8990 lignosulfonatos 264267 limite da fluência 486488 limite de proporcionalidade para fluência 472473 limite de resistência 351352 limpeza a fogo 406407 lixiviação 9091 526529 535536 583585 lubrificante polar 613il4 macroporos na pasta 299 madeira no agregado 145146 magnésio 9 48 5154 8182 8787 magnetita 87 manchamento efeito da água de amassamento 190 ensaio 340341 pela água 340341 pelo agregado 146147 pelo agregado de clínquer 723724 manchamento superficial 340341 manuseio do agregado 182183 do concreto 215216 influência na segregação 215216 manutenção 502 771772 mapeamento415416463465550551 máquina de ensaio rígida 614il5 marcassita 147 marés influência na durabilidade 591592 marga 2 margem da resistência 762763 mármore dilatação térmica 155156 e fluência 471473 permeabilidade 511512 martelete elétrico 243244 massa específica da cinza volante 688690 da escória granulada de alto forno 8182 da sílica ativa 8990 das microesferas 57 6577 do agregado 129130 do agregado leve 725728 efeito da dimensão 731732 da saturação 725726 do cimento 27 870 Índice do cimento hidratado 27 massa específica 132 718719 726728 concreto tratado a vácuo 247 do agregado leve 726729 fresco 726728 saturado 726728 seco ao ar 726728 seco em estufa 726728 do concreto celular 738739 do concreto com agregados leves 729 do concreto fresco 193194 do concreto leve 718723 do concreto para cravação de pregos 744745 doconcretosemfinos 741743 e adensamento 194195 efeito da incorporação de ar 583585 do concreto de agregado reciclado 183184 influência na resistência 718719 no módulo de elasticidade 435437 nas especificações 7 567 57 relação 19419 5 relação com a velocidade de pulso 659660 seco em estufa 726728 massa específica absoluta 132 massa específica real 132 massa específica seca em estufa 726728 massa unitária da areia 140141 da sílica ativa 8990 do agregado 132134 724726 741742 786787 do agregado leve 719726 do poliestireno expandido 744745 no cimento de elevadíssima resistência inicial 7274 materal com hidraulicidade latente 6566 8687 materiais hidra úlicos 6366 materiais pozolânicos 8486 materiais suplementares 62 6566 material amorfo ver fase vítrea material argiloso 2 9394 material betuminoso influência na resistividade 363365 material calcário 2 material elástico 430431 material fino concreto tratado a vácuo 247 efeito do efeito parede 7 587 59 exigência 162163 influência na exsudação 217218 no agregado 142143 175177 no concreto bombeado 233 teor 162164 material intersticial no cimento 3234 no gel 3234 material ultrafino 162163 materiais cimentícios 6266 678 760761 aspectos ambientais 679 classificação 6263 economia de energia 679 finura 6365 influência na durabilidade 679680 773774 na hidratação 679 na microestrutura 679680 na permeabilidade 679680 variabilidade 680681 maturidade 320321 definição 314 320321 efeito da temperatura inicial 322323 expressões 320321 expressões para a resistência 322323 influência na resistência 320321 384385 na resistência à tração 320321 medidores 324 período de espera 320321 ponto de origem da temperatura 320321 mecanismo da fluência 488489 da retração 443444 da ruptura 305 medidores de absorção de microondas 139140 meiosfios 414415 560 567568 melaço retardando o efeito 264265 membrana de cura 340341 influência na fissuração 418419 membrana impermeabilizante 279280 mesa de impacto 243244 mesa vibratória 5455 243244 606607 metacaulim 8687 metanol ação retardante do 262264 método americano de dosagem 782784 Blaine 2325 valores de superficie específica 7172 7475 8182 8687 8990261263 709 britânico de dosagem 794 da contagem de pontos 664665 da cura de barreira de água 341342 da determinação da umidade por empuxo 138139 da frequência de ressonância 663 da frigideira 138139 da sílica solúvel 663664 de adsorção de gás 2325 de adsorção de nitrogênio 2325 valores de superficie específica 8990 150 de cura acelerada com água quente 648651 de cura acelerada por água quente 648651 de cura pressurizada 648651 de Lea Nurse 2324 de mistura a quente 389390 420422 do óxido de cálcio solúvel 663664 gravimétrico para teor de ar 576577 transversal linear 578579 664665 volumétrico para teor de ar 576577 métodos de permeabilidade ao ar 2325 métodos de tratamento superficial 528529 mica 145146 microagregados 687 microesferas 57 557 6 microfissuração 305 314 316317 352354 aderência 314 bloqueadores 316317 comprimento acumulado 314 315 definição 314 influência na fluência 431432 na relação tensãodeformação 431432 na interface 124125 314 316317 no concreto com agregados leves 733736 no concreto de alta resistência 314 no concreto de alto desempenho 713714 précarregamento 314 sob tensões cíclicas 315 micropéletes 8990 696697 microscópio eletônico de varredura 1 O 1417 mistura 218219 comágua 190192289290573574 com cimento expansivo 466467 com sílica ativa 696697 com superplastificantes 706707 do concreto de alto desempenho 706707 do concreto leve 728 influência na incorporação de ar 574575 limite 223224 227228 manual 225227 número de rotações 227228 prolongada223224 sequência224226696697 706707 tempo 222223 com incorporação de ar 223224 máximo 227228 mínimo 222223 uniformidade 220223 mistura binária 6365 em duas etapas 220221 manual 225227 por tempo excessivo 223224 misturado em trânsito 225227 misturador coloidal 220221 misturas experimentais 7 587 59 moagem agentes de 7 Índice 871 corpos de prova de ensaio 610613 715716 do agregado 223224 do clínquer 7 superficies das bases 610612 moagem conjunta 8081 mobilidade do concreto 194195 efeito do incorporação de ar 582583 modelo de Bingham 207208 211212 módulo corda 430431 módulo de elasticidade dinâmico 437 como medida da resistência a sulfatos 534 como medida do danos por congelamento 578579 e módulo estático 437438 e módulo tangente 437438 e resistência 663664 pela frequência de ressonância 663664 pela velocidade de pulso 659660 módulo de elasticidade do agregado 121125 431432436437 e da pasta 121125 influência na fluência 470472 na resistência 706707 na resistência ao impacto 359361 na retração 44644 7 no concreto de retração compensada 466467 módulo de elasticidade do concreto 430431 compatibilidade agregadopasta 714 do concreto celular 739740 do concreto celular autoclavado 389390 do concreto com agregados leves 436437 732735 do concreto de alto desempenho 714 732733 do concreto sem finos 743744 e coeficiente de Poisson 439440 e cura 436437 e porosidade do agregado 471473 efeito da massa específica 435437 734735 da natureza bifásica 435436 da temperatura 404405 408410 436437 do agregado 435437 expressões 434436 714 módulo secante 352355 na fadiga 352355 natração436437 no cisalhamento 436437 relação com a velocidade de pulso 659660 com a fluência 476 com a resistência 433434 714 734735 com a retração 467469 478479 relação com a resistência 734735 872 Índice módulo de elasticidade do pasta de cimento 431432436437 módulo de elasticidade estático 437438 módulo de finura 158162 705706 módulo de rigidez 436437 439440 módulo de ruptura 621622 coeficiente de variação 628631 e ensaio de tração direta 623 624 efeito do arranjo de carga 621622 módulo de Young 430431 módulo químico 692693 módulo secante 430431 434435 da elasticidade do concreto na fadiga 352355 módulo tangente 430431 módulo tangente inicial 430431 434435 e módulo dinâmico 437438 moinho de bolas 7 moinho de lavagem 3 molde ensaio de corpo de prova 606608 óleo para 606607 molhagem e secagem influência na corrosão 590592 na deformação 460461 478482 na reatividade do agregado 151 na retração por carbonatação 462463 nas alterações de volume do agregado 148 no ataque por sulfatos 534 influência na resistência 626627 639643 montmorillonita 16 148 muscovita 145146 na coalescência de bolhas de ar 575576 na deformação máxima 305 433434 efeito da velocidade de carregamento 646648 do gradiente de tensão 458460 nata216218 544546550 582585606607 remoção 536537 natureza da fluência 488489 negro de fumo 7980 363365 nitrato de cálcio 261263 nitrito de cálcio 261263 422423 597598 nitrito de sódio 422423 597598 normas listadas americanas 813814 ASTM 813814 britânicas 817818 europeias 817818 notação dos compostos 8 nucleação 6566 9091 697699 números preferenciais 156 óleo 3 ataque por 527528 óleo de linhaça 584585 opala 150 óxido de cálcio livre 5152 no cimento de elevado teor de alumina 9596 óxido de ferro 8 7879 óxido de potássio ver álcalis óxido de sódio ver álcalis óxidos 1013 oxigênio difusão 506507 coeficiente 506507 permeabilidade 517518 Parker James 2 partícula forma do agregado 115117 705706 interferência 178179 partículas equidimensionais 119120 fibrosas nos produtos de hidratação 1617 fracas no agregado 141142 friáveis 143144 instáveis 145 lamelares 119120 moles no agregado 145146 pasta 3 autoclavada dilatação térmica 396397 retração 443444 superficie específica 3236 microcristalina 389390 normal 4850 pedra britada no concreto bombeado 233 teor de pó 143144 pedrapomes 719722 744745 pedras de mão 182183 pega 1920 do cimento com elevadíssima resistência inicial 7 47 5 do cimento de alta resistência inicial 7172 do cimento de ultraalta resistência inicial 7274 e enrijecimento 211212 efeito da água de amassamento 190 192193 da serragem 744745 da temperatura 1920 418419 do congelamento 418419 dos redutores de água 268270 dos retardadores 262264 dos superplastificantes 273274 mistura de cimento Portland de elevado teor de alumina 9798 prevenção do 264265 temperatura influência na resistência 375376 384385 ótima380381420422 pega do sulfato de cálcio 2021 pega instantânea 7 1621 acelerador 237238 com água quente 420422 das misturas com cimento Portland de elevado teor de alumina 9798 peletização da escória 8081 691i92 723724 do agregado leve 722723 do clínquer 6 película duplex 316317 películas no agregado 142143 peneiramento 156160 com lavagem 143144 dimensões 156159 do agregado 183184 do concreto fresco 636i37 final 183184 peneiras 155156 dimensões 156 159 normalizadas 156158 penetrabilidade 503 do concreto de alto desempenho 715716 ensaio de cloretos 597598 penetração do concreto fresco 209211 ensaio e abatimento 209211 pentaclorofenol 9293 percentagem acumulada passante 158162 retida 158162 percolação na fluência 490491 percussão543544 perda ao fogo 1113 da cinza volante 8788 do agregado leve 724726 perda de abatimento com superplastificante 275276 e dosagem 754755 e redosagem 228229 efeito da escória granulada de alto forno 691i92 da sequência de carregamento 224226 da sequência de mistura 224226 706707 da temperatura 212213 415416 do álcalis 211212 do cimento expansivo 466467 Índice 873 na agitação 227228 no concreto com agregados leves 729 no concreto de alto desempenho 706707 perda de massa como medida da resistência a sulfatos 534 como medida da resistência ao congelamento 578579 relação com a retração 444445 perda de transmissão sonora 367368 periclásio 5152 período de ajuste 385386 de dormência 1618 3536 375376 de repouso na fadiga 358359 isotérmico 385386 perlita 721723 744745 concreto 721724 737738 permeabilidade 504505 água 509511 ar 506507 515517 coeficiente 504505 512517 da pasta 511514 e do concreto 504505 512514 influência na reação álcaliagregado 151 de rochas 510512 do agregado e do concreto 512514 do concreto 503505 510511 515517 do concreto com agregados leves 734735 do gel 1516 e difusividade 515518 e poros capilares 3233 e resistência 512514 efeito da carbonatação 525526 da cura 512514 da exsudação 217218 da floculação 679i80 da hidratação 511514 da idade 511512 da interface 512514 da relação águacimento 512513 da relação gelespaço 512514 da resistência 516518 da retração 512514 da secagem 512514 da sílica ativa 700702 das formas drenantes 247248 do ar incorporado 582583 do cimento 512514 teor dos compostos 512514 em temperaturas criogênicas 512514 ensaio 506507 514515 equipamento 2325 fatores influentes 511514 gás 515518 874 Índice influência na durabilidade 503 na resistência ao congelamento 562563 intrínseca 504505515518 método para agregado 166169 no concreto com cimento de pega regulada 7475 vapor 515517 permeabilidade ao gás 515518 ao vapor 515517 intrínseca 50450 5 coeficiente 515518 peso por betonada 776777 peso próprio do concreto 718719 pH da água 8485 190192 da água do mar 537 da água dos poros 3536 537 540542 683684 703704 da pasta de cimento 48 de líquidos agressivos 527528 do cimento de elevado teor de alumina 9596 524525 594595 efeito do carbonatação 518519 524525 influência na passivação 518519 pasta de sílica ativa 8990 picnômetro 130132 138139 pigmentos 7880 573574 influência na demanda de água 7980 na incorporação de ar 7980 pilhas 137140 178179 182184 775776 segregação na 17 5177 pipocamentos 146147 148 564565 piritas 146147 405406 no agregado de clínquer 723724 piso granolítico 244245 planeza dos corpos de prova para ensaio 609610 613614 dos pratos 614615 plástica 488489 plasticidade da mistura efeito da incorporação de ar 582583 pó no agregado 142143 no concreto com agregados précolocados 239240 pó de alumínio 738739 pó de britagem 142143 218219 235 do agregado 124125 no concreto bombeado 233 pó de carvão breeze 724726 ponto de descontinuidade 308309 438439 população665666 pórfiro 113114 agregado 128130 poros bloqueio por deposição 537 efeito do congelamento 418419 forma 299 504 na pasta de cimento 2526 no agregado 133134 149 504 influência na durabilidade 133134 passagem estreita 299 representação esquemática 3637 299 poros intercristalinos 299 porosidade 293 504 com cimento de elevado teor de alumina 99101 da região de interface 316317 de rochas 13413 7 definição 296297 do agregado 133134 134137 504 564565 e resistência ao congelamento 149 564565 influência na fluência 471473 do gel 510511 efeito da sílica ativa 700702 do agregado 299 influência na resistência 295297 299300 medida da por intrusão de mercúrio 299 504505 porosimetria 299 posição de ensaio relação com a posição de moldagem313314619620 posições como moldado e como ensaiado 313314619620 potassa como um aditivo 422423 pozolana 6365 8486 e aditivos 269270 e cimento resistente a sulfatos 532533 e concreto tratado a vácuo 247 influência na exsudação 218219 na reatividade do agregado 154155 542 na resistência a sulfatos 532533 no comportamento ao fogo 402403 no concreto celular autoclavado 740741 no concreto com agregados précolocados 240241 no concreto massa 412414 pozolanicidade 86 Pozzuoli l prato de escova 310311 612613 e rótula esférica 614615 efeito 615616 efeito de restrição 619 no ensaio de tração por compressão diametral 625626 planeza 609610 prato côncavo 614 prato convexo 614 prato deformável 614615 prato rígido 614615 pratos de escova 310311 612613 préaquecimento do agregado 241242 précarbonatação 463465 precisão 670 préresfriamento 416418 pressão influência na colmatação 344345 método para teor de ar 576577 pressão da água de poros 309310 pressão de desagregação 3738 404405 pressão de expansão 560 pressão do vapor na pasta 453454 para hidratação 334 pressão hidráulica no congelamento 560 pressão hidrostática e fluência 484486 em barragens 512514 interna ao concreto 338 715716 pressão osmótica 560 563565 583585 préumedecimento agregado 728 791792 principais constituintes do cimento 8 probabilidade de baixa resistência 762763 processo de dosagem 757759 processo de mistura por via seca para concreto projetado 237238 processo do jato de água para escória 723724 processo Gottlieb 8 processo por esteira de sinterização 722723 processo por máquina para escória 723724 processo Trief 8182 processo via seca 2 57 48 processo via semisseca 6 processo via úmida 24 processo via úmida para concreto projetado 237238 produtos coloidais 2526 2627 produtos da hidratação 1214 efeito da temperatura 375376 na autoclavagem 389390 volume 2832 propagação lenta das fissuras 314 proporções da mistura 3839 7274 293294 776777 ajuste 786787 794 especificada e real 247248 expressão tradicional 3839 proporções traditionais de mistura 3839 755756 propriedades acústicas 367368 do concreto sem finos 743744 Índice 875 propriedades dielétricas 361363 365367 propriedades elétricas do concreto 361363 540541 efeito da água de amassamento 190 propriedades hidráulicas l 6365 propriedades mecânicas da pasta de cimento 2526 do agregado 127128 propriedades reológicas 208 709 729 propriedades térmicas do agregado 154155 do concreto 390391 efeito da água de amassamento 190 proteção catódica 540541 598599 proteção contra vento 415416 pseudoplasticidade 431432 pumicita 85 qualidade da água de amassamento 190192 quantidade de água determinação 249250 e relação águacimento 196198 influência na condutividade térmica 391393 na resistividade 363365 na retração 44 7449 na trabalhabilidade 782785 no abatimento 195198 redução pelo tratamento a vácuo 245246 quantidades por betonada 776777 quarteamento 115117 quartzito condutividade térmica 391392 difusividade térmica 392394 dilatação térmica 394396 quartzo agregado 155156 condutividade térmica 391392 e fluência 471473 inversão da 155156 permeabilidade 511512 reatividade 152154 quebra do agregado 175178 183184 queimador 7 radar 661662 radiação solar 415416 radiografia 661662 radiometria 661662 raios X análise quantitativa 1415 atenuação 678 difração do pó 9 difração por varredura 1415 espalhamento 3234 espectrometria 10 1617 876 Índice espectroscopia 8486 fluorescência 1 O raiz quadrada média dos desvio quadráticos 669 raspagem 543544 reação álcaliagregados 150 259260 fissuração548549 reação álcalicarbonato 152154 503 690i91 reação álcalidolomita 152154 reação álcalisílica 150 503 535536 condições 540541 controle da 680681 desagregação por 539540 e concreto com agregados leves 735736 efeito da água 151 da água de amassamento 190 da cinza volante 690i9 l da escória granulada de alto forno 690i9 l 694i95 da sílica ativa 702703 mecanismo 150 no concreto de alto desempenho 715716 prevenção da 541542 reações pozolânicas 8486 683i84 reatância 365367 reatividade álcalisílica 151154 reatividade potencial do agregado 151152 recapeamento 247248 recuperação instantânea 469470 redemoinhos 546547 redosagem 227228 redução por separação 115117 reflexão de nêutrons 661i62 reflexão no concreto projetado 237238 regressão da resistência 4344 5557 67i8 9091261263286339380381383385 389390684i85699700 712713 régua vibratória 244245 rejeição do do concreto 761762 relação agregadocimento conversão para consumo de cimento 776778 influência na resistência 303 relação águacimento 2728 285 determinação 249250 valor original 664i65 e agregado tipo 301 e autoclavagem 389390 e autodessecação 338 e cura 338 340343 e granulometria 195198 e microfissuração 314 e quantidade de água 196198 e relação agregadocimento 196198 efeito da evaporação 338 339 da exsudação 217218 da redosagem 228229 das formas drenantes 247248 do tratamento a vácuo 245246 efetiva 289 influência na autodessecação 340341 na cura a vapor 385386 na durabilidade 772773 na fissuração 458460 na fluência 4 7 44 7 5 na incorporação de ar 570571 na permeabilidade 512513 na resistência 228229 285 319 349351 712713 759760 do cimento de elevado teor de alumina 101103 do cimento de elevado teor de alumina concreto 289 em temperatura elevada 401402 ganho318 na resistência a sulfatos 534 na resistência ao congelamento 562563 567568 na resistividade 361363 364 na retração 447449 no ganho de resistência 318 319 nos vazios 290 líquida 289 livre 289 na interface 316317 nas especificações 7 567 57 no cimento de elevado teor de alumina concreto 9 596 no concreto com agregados leves 730 no concreto projetado 238239 no concreto sem finos 741743 nos ensaios de resistência 5457 para durabilidade 534 para hidratação total 2829 3233 para resistência a sulfatos 772773 para resistência ao congelamento 771772 regra 285 fatores influentes 290 validade 286 relação com a resistência 100103 228229 285318349351 712713 759760 795 797 variabilidade 773774 relação águacimento 287 influência na resistência 287 na resistência da pasta 288 relação águacimento efetiva 289 efeito do consumo de cimento 304 relação águacimento líquida 289 relação águagesso 293294 relação alturadiâmetro de testemunhos 639640 do corpo de prova 616617 fator de correção 616619 influência na resistência 616617 relação CS 1516 699700 relação calsílica 1516 699700 relação das resistências à compressão e à tração 325326 efeito da cura 325 do agregado 313314 relação fluêncialeformação elástica 488489 relação fluênciatempo 484486 relação gelespaço 2831 46 290 correção devido ao ar 291 efeito da temperatura 376378 influência na resistência 291 318 relação com a fluência 450452 relação com a retração 450452 relação resistênciatempo 319 relação retraçãotempo 454455 relação superficievolume influência na fluência 479480 na retração 456457 relação tensãoresistência 432434 alteração sob carga 474475 influência na fluência 4 7 34 7 5 na microfissuração 315 no coeficiente de Poisson 439440 relação tensãodeformação do agregado 431432 relação tensãodeformação do concreto 430431 434435 comportamento póspico 432433 efeito da máquina de ensaio 432433 da velocidade de tensão 430431 das fissuras de retração 430431 das interfaces 431432 do tempo sob carga 467469 idealizada 432433 na fadiga 351352 na flexão 303 na tração 434435 no carregamento cíclico 351352 no concreto com agregados leves 433434 733734 no concreto de alto desempenho 714 ramo descendente 303 315 432433 relaxação 358359 404405 467469 Índice 877 remoagem cimento influência na fluência 474475 remoção de carga influência na deformação 488489 rendimento do concreto 199200 789 793794 por betonada 193194 reparo237238247248259260 escolha do cimento 7475 9798 repetibilidade 670 represamento 340341 reprodutibilidade 670 resfriamento da água de amassamento 416417 do agregado 416417 do concreto 416417 do concreto com agregados précolocados 241242 por bomba de calor 417418 por evaporação 416417 por gelo 417418 por molhagem 416417 por nitrogênio líquido 416418 técnicas 416417 resfriamento brusco influência na resistência 398401405406 resíduo de demolição 183185 resíduo doméstico no agregado 183185 724726 resíduo industrial 62 resíduo insolúvel 1113 resíduos 62 como agregados 183184 resíduos de mineração como agregado 146147 resistência atendimento 761762 concreto isolante 744745 da argamassa e do concreto 346347 de cubos equivalentes 608609 distribuição 665666 do agregado 121124 e módulo de elasticidade 435436 714 influência na resistência do concreto 287 do cimento 5354 do cimento de elevado teor de alumina concreto 9697 100101 do cimento e do concreto 345346 do compostos puros 4243 do concreto celular 738739 do concreto celular autoclavado 740741 do concreto com agregados leves 730 do concreto com agregados précolocados 240241 do concreto com serragem 744745 do concreto leve 719722 744745 do concreto sem finos 741744 878 Índice do concreto tratado a vácuo 245246 do gel 3435 do gesso 293 dos compactos 299300 745746 dos corpos de prova cilíndricos e cúbicos 619620 dos ensaios em corpos de prova e na estrutura 324 dos testemunhos e dos corpos de prova cilíndricos 616617 619620 e porosidade do material 293 ensaios 605606 equação 314 equações da maturidade 320321 intrínseca299300 margem 762763 nas especificações 7 567 59 sob tensões multiaxiais 311 teórica 305 resistência efeito da aderência 121123 da água do mar 192193 da carbonatação 525526 da carga mantida 473474 484486 da cinza volante 679682 684689 da concentração de sólidos 290 da condição de umidade 402403 626627 da cura 340341 da cura a vapor 382383 da dimensão máxima do agregado 180182 da direção de ensaio 613614 619622 da escória granulada de alto forno 679680 691693 da finura do cimento 7274 da fluência 491493 da granulometria descontínua 179180 da hidratação 339 da idade 318 da maturidade 320323 da mica 145146 da porosidade 295296 299300 da posição na estrutura 641643 da redosagem 228229 da relação águacimento 228229 285 286 318349351 712713 759760 795797 no cimento de elevado teor de alumina 102103 da relação alturadiâmetro 616617 da relação gelespaço 291 da revibração 245246 da secagem 626627 da sílica ativa 697698 700702 da temperatura 318321 376378 401403 405409 do cimento 416417 história 324 no ensaio 405406 627628 da temperatura de pega 384385 da tensão transversal 30931 O da velocidade de carregamento 645647 da velocidade de deformação 360361 das características dos poros 295299 das impurezas orgânicas 142143 do adensamento 190 194195 do agregado 123124 299300 absorção 134137 aderência 123124 forma 121122 301 resistência 287 superflcie específica 166169 teor 304 textura 121122299300 do ar incorporado 581582 do carregamento cíclico 351352 do chumbo 146147 do cimento não hidratado 2830 do cimento supersulfatado 8485 do concreto de agregado reciclado 184185 do consumo de cimento da mistura 303 do fogo 405406 do grau de hidratação 291 do molde 608609 do peneiramento do concreto fresco 636637 do sistema de tensões 313314 do tempo de mistura 222223 do teor de ar 581582 do tipo de cimento 6768 dos aditivos 376378 dos vazios 195198 293 resistência a ácidos do cimento de elevado teor de alumina 9596 ensaios 528529 resistência à cavitação 54654 7 efeito da água de amassamento 190 das formas drenantes 248 resistência à compressão comolançado606607 de corpos de prova cilíndricos de rocha 125126 e aderência 326327 e resistência à flexão 299300 e resistência ao impacto 359361 e resistência da argamassa 303 ensaio 605606 613616 cubo e cilindro 607608 influência da temperatura 627628 da velocidade de aplicação de carga 645 647 do capeamento 609610 relação com a resistência à tração 310311 324326 relação com o indice esclerométrico 654655 resistência à flexão atendimento 762763 do concreto e da argamassa 303 e fissuração por tensão 299300 e resistência à compressão 299300 624 e resistência à tração 623 efeito da condição de umidade 301 626627 da distribuição de tensões 621622 da resistência da argamassa 303 da temperatura 627628 do agregado 301 velocidade de deformação 646648 ensaio 621622 644646 ensaio de cura acelerada 650651 na fadiga 357358 resistência a sulfatos 532533 da argamassa e do concreto 534536 das pozolanas 532533 do cimento modificado 7677 do cimento para poços petrolíferos 9293 do cimento pozolânico 8687 do cimento Tipo II 7677 do concreto autoclavado 389390 e dosagem 772773 efeito da cinza volante 679680 688690 da escória granulada de alto forno 694695 da sílica ativa 679680 702703 do tipo de cimento 7678 532533 ensaios 534 resistência à tração 30 5 do compactos 299300 do concreto com agregados leves 734735 e aderência com agregado 123124 e maturidade 320321 e módulo de ruptura 623 624 e pressão de expansão 560 e resistência à compressão 310311 324326 e resistência à tração por compressão diametral 625626 e resistência ao impacto 359361 efeito da cura 325 da idade 325 da temperatura 401402 408409 da velocidade de deformação 361363 da velocidade de tensão 646648 do agregado 301 304 325 ensaio 620621 efeito da dimensão 628631 ensaio direto 620621 ensaio do anel 632634 Índice 879 sob tensão biaxial 309310 312 resistência à tração por compressão diametral 624 relação com a módulo de ruptura 624 resistência à compressão 299300 325 731732 resistência à tração direta 625626 resistência à transferência de calor 404405 resistência acelerada relação com a resistência aos 2829 dias resistência 646651 resistência ao congelamento 561565 do agregado 564565 do concreto celular autoclavado 740741 do concreto com agregados leves 235237 735736 do concreto com agregados précolocados 241242 do concreto de alto desempenho 715717 do concreto projetado 238239 do concreto sem finos 743744 e dosagem 771773 e resistência ao congelamento 418419 efeito da cinza volante 679680 688690 da escória granulada de alto forno 695696 da hidratação 579581 da idade 418419 da saturação 579581 da sílica ativa 702703 dos redutores de água 267268 ensaios 563565 578579 resistência ao impacto da rocha 127128 do agregado 127128 do concreto 359361 concreto seco 360361 concreto úmido 360361 e resistência à compressão 359361 e resistência à flexão 303 e resistência à tração 359361 efeito da autoclavagem 389390 efeito do agregado 303 na resistência à tração por compressão diametral 359361 resistência ao impacto do agregado 127128 e índice de impacto 127128 resistência biaxial 313314 resistência capacitiva 365367 resistência característica 5557 755756 762763 880 Índice resistência do concreto 285 aos 28 dias 318 349352 aos 7 dias 318 característica 5557 755756 762763 coIlolançado606607 e da argaIlassa 5657 e do ciIlento 345346 e interação cargateIlperatura 405406 e sisteIla de tensões 313314 e velocidade de pulso 659661 eIl diferentes idades 6768 318 expressão logarítIlica 289 fatores influentes 285 286 ganho318376378 in sito 642644 influência na fluência 472473 na resistência à abrasão 544546 na resistência à cavitação 547548 na resistência à erosão 54654 7 na resistência a sulfatos 532533 na velocidade de pulso 661 no coeficiente de Poisson 438439 no desvio padrão 762763 765766 no índice escleroIlétrico 653655 longo prazo 319 350351 Ilédia 5557 755756 759762 Ilédia Ilóvel 761762 IIlínitna5657 755756 759762 na coIlpressão biaxial 313314 na dosageIl 759760 na tração 305 620621 na tração e na coIlpressão 324 nas estruturas 324 natureza do 305 para resistência ao congelaIlento 418419 pelo ensaio de cura acelerada 648649 potencial 324 606607 637638 644646 real 305 637638 resistência do gesso 293 resistência do testeIlunho e resistência de corpos de prova cúbicos 639640 efeito da condição de uIlidade 626627 637638 da idade 640642 fatores influentes 639640 interpretação 642644 relação coIl a resistência de corpos de prova cilíndricos 641643 relação coIl a resistência in sito 642644 resistência elétrica 361363 resistência eIl longo prazo 319 resistência eIl serviço 606607 resistência intrínseca do gel 291 292 resistência Ilecânica do gel 3435 resistência Ilédia 755756 759762 e desvio padrão 670 relação coIl a IIlínitna 759763 769770 resistência Ilédia alvo 794 resistência IIlíniIla 5657 755756 759762 e desvio padrão 670 760761 relação coIl a Ilédia 759763 769770 resistência Iloderada de concreto leve 719722 resistência potencial 324 606607 637638 644646 resistência real 305 637638 resistência relação 19419 5 resistência residual apósfogo405406 do ciIlento de elevado teor de aluIlina concreto 101105 resistência técnica 305 resistência teórica 305 resistividade 361363 do ciIlento de elevado teor de aluIlina concreto 363366 efeito da cura 361363 da idade 363366 da relação águacitnento 361363 das proporções da IIlistura 361363 sob corrente alternada 365367 sob corrente contínua 365367 resistividade elétrica 361363 586587 deterIlinação do teor de água 249250 efeito da água de aIlassaIlento 190 resistividade eIl corrente alternada ae 365367 restrição externa 414415 restrição interna 410411 retardadores 262264 ação do 262264 efeito da teIlperatura 265266 influência na ditnensão dos poros 700702 na porosidade 700702 na resistência 376378 na retração 458460 na sílica ativa 697699 no calor da hidratação 697699 no concreto Ilassa 262264 retardo efeito da cinza volante 683684 da escória granulada de alto forno 691692 retração 430431 alívio pela fluência 455456 coIlpensação463465 concreto coIl pedrapoIles 719722 da pasta autoclavadaa 443444 da rocha 443444 de pedras de construção 443444 diferencial 455456 do cimento de elevado teor de alumina concreto 450452 do concreto celular 739740 do concreto celular autoclavado 740741 do concreto com agregados leves 448452 735736 do concreto com agregados précolocados 240241 do concreto com perlita 723724 do concreto com vermiculita 722723 do concreto curado a vapor 389390 do concreto de alta resistência 450452 do concreto de alto desempenho 717718 do concreto sem finos 743744 do folhelho 443444 do pasta de cimento 446447 452453 dos cimentos de alta resistência inicial especiais 7475 dos compostos puros 443444 e aderência 286 eexpansão453454 e fluência 467469 478479 e movimentação de umidade 460461 e perda de água 444446 e retração autógena 442443 e retração por carbonatação 461462 efeito da água de amassamento 190 da argila 448449 da autoclavagem 386387 da carbonatação 462463 da cinza de casca de arroz 8687 da cinza volante 450452 688690 da cura 452453 da dimensão 455456 da escória granulada de alto forno 450452 693694 da forma 455456 da quantidade de água 447449 da relação águacimento 446447 da relação superficievolume 455456 da sílica ativa 450452 703704 da trabalhabilidade 447449 da umidade 453454 da velocidade de secagem 452453 das condições de armazenamento 452453 de película de argila 142143 448449 do agregado 446449 do cimento 450452 do cloreto de cálcio 259260 do concreto de agregado reciclado 183184 220221 do consumo de cimento 447449 do módulo de elasticidade 448449 458460 Índice 881 do teor de sulfato de cálcio 450452 dos aditivos 450452 dos redutores de água 268270 450452 finura do cimento 2021 450452 granulometria descontínua 179180 efetiva 445446 ensaio 454455 fatores influentes 446447 final 454457 fissuração452453455456458460463 465548549 do concreto com agregados leves 735736 irreversível 460463 livre 455456 mecanismo 443444 não restringida 463465 nas especificações 7 567 57 papel dos retardadores 458460 potencial 455456 previsão da 454455 restringida 455456 463465 tensões 455456 478479 velocidade de 454457 retração agregados 448450 retração autógena 442443 retração diferencial 455456 retração efetiva 445446 retração plástica 335 440441 e exsudação 441442 efeito da evaporação 440441 da perda de água 440441 da revibração 245246 da temperatura 440441 da umidade relativa 440441 das formas drenantes 247248 do consumo de cimento 441442 do vento 440441 dos retardadores 265266 fissuração415416440441550 efeito da exsudação 415416 da sílica ativa 697699 relação com exsudação 441442 retração restringida 455456 revestimento com epóxi 598599 revestimento do concreto sem finos 743744 revestimentos resilientes 547548 ao desgaste 127128 543544 resistência ao fogo 398401 revibração 244245 729 após congelamento 418419 riolito 150 risco de aceitação equivocada 762763 de rejeição equivocada 762763 882 Índice risco do consumidor 762763 risco do produtor 762763 riscos à saúde 1113 48 Road Note N 4 169172 rocha expansão ensaio 154155 influência na condutividade 391392 matriz 112113 115121 124125 permeabilidade 511512 porosidade 134137 resistência à compressão 125126 tipo classificação 113114 rocha matriz 112113 115121 124125 rochas ígneas resistência ao fogo 40 5406 rolo vibratório 244245 rótula esférica 613614 ruptura critérios 305 614615 sob tensões multiaxiais 309310 313314 definição 308309 deformação 305 309310 efeito da heterogeneidade 316317 da tensão de tração transversal 309310 da tensão transversal 30931 O mecanismo 308309 na compressão 307308 614615 na fadiga 351352 sob tensões multiaxiais 309310 356357 ruptura explosiva 402403 614615 ruptura por cisalhamento de corpos de prova à compressão 308309 S notação para Si02 9 saco de cimento 7 77 6777 sais de lítio 7475 543544 sais de zinco ação retardora 262264 sal contaminação 144145 no agregado 144145 transportado pelo ar 538539 sal de Friedel 592593 sanidade do agregado 148 ensaio 148 do cimento 5152 7172 índice do agregado 148 saturação crítica do agregado 564565 do concreto 418419 560 561563 saturação do concreto influência na condutividade térmica 390391 na dilatação térmica 394398 no congelamento 579581 valor crítico 418419 560 561 secagem até massa constante 506507 e carbonatação 521522 efeito do tempo 444445 fluência 469470 476 478479 influência na fluência 478479 484486 na permeabilidade 517518 na resistência 626627 na resistência ao congelamento 560 na resistência química 528529 na resistividade 361363 taxa influência na retração 452453 seco ao ar agregado 134137 726728 sedimentação 2122 216217 método de ensaio 143144 sedimentação do concreto 216217 segmentação dos capilares 3233 705706 segregação 162163 207208 213215 637638 com agregado granulometria descontínua 179180 do agregado 182184 durante a vibração 241242 e concreto com agregados précolocados 240241 e concreto sem finos 741742 e exsudação 216217 e trabalhabilidade 162163 efeito da incorporação de ar 583585 do tamanho do agregado 182183 do tipo de betoneira 219220 no bombeamento 232 no concreto com agregados leves 729 resistência ao 193195 tipos 216217 seixo cascalho pedregulho dilatação térmica 394396 399 influência na fluência 471473 na resistência 299300 na resistência ao fogo 736737 na resistência ao impacto 359361 valores de absorção 136 separador 116117 SiF4 tratamento com 528529 silano 584585 sílica e autoclavagem 387390 formas reativas 150 influência na resistência ao fogo 405406 instável 113115 solubilidade 663664 sílica ativa 6365 8687 678 679 695696 como substituição 695696 composto 8990 cor 703704 707708 cura requisitos 701702 da quantidade de água 697699 dimensão 8687 8990 e aditivos 697698 e condição de umidade 699700 e cura a vapor 680681 e escória granulada de alto forno 697699 e relação águacimento 697698 e superplastificantes 277278 697698 efeitos fisicos 696697 finura 2325 hidratação 697699 influência na abrasão 703704 na aderência 699700 na alcalinidade 679680 na coesão 697699 na cor 703704 na corrosão 59459 5 na cura 342343 na durabilidade 701702 na exsudação 218219 679680 696699 na fadiga 359361 na fluência 476 717718 na fragilidade 701702 na hidratação 697699 na incorporação de ar 57 357 6 697699 na interface 696697 na permeabilidade 700702 na reação álcalisílica 542 702703 na resistência 123124 697700 na resistência à descamação 703704 na resistência a sulfatos 702703 na resistência ao congelamento 702703 na resistividade 363365 na retração 450452 703704 na retração plástica 697699 no abatimento 697699 no concreto fresco 696698 no ingresso de cloretos 702703 no módulo de elasticidade 701702 nos pH 703704 nos pigmentos 7980 massa específica 8990 massa unitária 8990 micropéletes 90 no concreto com agregados leves 730 no concreto de retração compensada 467469 no concreto projetado 238239 pasta 8990 pH 8990 reação pozolânica 696697 reatividade 695696 Índice 883 superficie específica 3234 8990 696697 teor 696697 700702 ótimo 696697 teor de sílica no 8990 sílica ativa 8687 sílica gel 151 silicato de cálcio 8 9 1 O compostos hidratados 1415 impurezas no 1415 4243 silicato de sódio 528529 silicato dicálcico 8 silicato tricálcico 8 siloxano584585 silte 112113 174175 na água 190192 no agregado 142143 teor ensaio para 143144 síndrome da vibração da mão 250251 síndrome dos dedos brancos 250251 sistema de poros 503 sistema quaternário 9 Smeaton John 2 SO no cimento 1920 sobrecarga da betoneira 219220 socamento 241242 606607 sólido homogêneo 305 sólido sem falhas 305 sólidos na água 190192 solubilidade 1314 solução coloidal 1314 solução sólida 1617 sorção 504505509510538539 sortividade 509510 ensaio 509510 substâncias deletérias na água 190192 no agregado 141142 no concreto de agregado reciclado 184185 substituição de materiais 678 Sulfathüttenzement 84 sulfato ataque 7778385386528529 com cimento Tipo M 467469 com cimento Tipo S 467469 efeito do cloreto de cálcio 259260 influência na resistência 530531 nos cloretos 593594 classificação da exposição 531532 na água 192193 531532 na água do mar 537 na cinza volante 8788 683684 884 Índice no agregado 146147 no agregado de clínquer 723724 no solo 531532 teor no agregado leve 724726 no cimento 7072 sulfato de cálcio 1618 5153 ataque por 529530 nas eflorescências 536 no ataque químico 529530 no concreto de alto desempenho 709 sulfato de cálcio 7 1621 5253 7274 7778 709 influência na fluência 4 7 44 7 5 na resistência 299 na retração 450452 na trabalhabilidade 709 nas eflorescências 536 na resistência a sulfatos ensaio 535536 no agregado 145146 no ataque químico 529530 reação com aluminatos 9798 teor 1819 sulfato de magnésio ataque por 7778 529532 537 sulfato de sódio ataque por 7778 529532 sulfetos no agregado 146147 sulfoaluminato de cálcio 1618 7778 529530 593594 sulfoferrito de cálcio 7778 sulfonados de melaminaformaldeído 271 sulfonados de naftalenoformaldeído 271 superficie com pó 8486 216217 superficie específica bolhas de ar 569572 efeito do consumo de cimento da mistura 570572 da cinza volante 8687 da escória granulada de alto forno 8182 da pasta autoclavada 3436 389390 da pasta de cimento 3234 efeito do composição 3435 da sílica ativa 3234 8990 696697 do agregado 165 influência na resistência 166169 na trabalhabilidade 165169 nas proporções da mistura 166 relação com a granulometria 165 do cimento 2124 7172 do cimento de alta resistência inicial 2526 do cimento expansivo 466467 do gel 3234 superficie pulverulenta 8486 217218 superficies das bases côncavas 609610 superficies das bases convexas 60961 O superficies sujeitas ao desgaste agregado para 126127 superplastificante à base de polisulfonato 709 superplastificantes 8687 269270 à base de cálcio 271 à base de melamina 271 à base de naftaleno 271 273277 à base de sódio 271 ação271273274 classificação dos 258259 269270 273274 com aditivos incorporadores de ar 278279 com cimento de elevado teor de alumina 9899 com cinza volante 278279 com copolímeros 271 com sílica ativa 278279 696697 compatibilidade com cimento 274277 707 710 dosagem274275277278 704705 máxima 709710 ótima 277278 duração da ação 274275 277278 e perda de abatimento 275276 e retrogressão da resistência 273274 efeito da relação águacimento 275277 da temperatura 275277 eficiência 27 527 6 incorporação na mistura 258259 influência na corrosão 59459 5 na durabilidade 278279 na exsudação 218219 275277 na fluência 278279 na hidratação 273274 na incorporação de ar 274277 573574 576577 na pasta 273274 na redução de água 273274 na resistência a sulfatos 278279 na resistência ao congelamento 278279 na resistência inicial 273274 na retração 278279 450452 na segregação 275277 na trabalhabilidade 272275 707708 no módulo de elasticidade 278279 no retardo 275277 no tempo de pega 277278 longo período 275277 na concreto de alto desempenho 277278 706707 709 no concreto com agregados leves 730 polisulfonatos 709 ponto de saturação 709710 reação com CA 273274 277278 redosagem 275276 retardo 273274 teor de sólidos 274275 tipos 271 superplastificantes à base de melamina 271 superplastificantes à base de naftaleno 271 273277 superplastificantes retardadores 273274 superposição da fluência 484486 e retração 467469 superposição das deformações na fluência 488489 surfactantes 568569 surperficie friável 8486 taumasita 530 taxa de redução no britador 116117 técnica de ecoimpacto 661662 técnicas termogravimétricas 524525 temperatura cíclico influência na durabilidade 398401 na fissuração 410411 491493 controle em tempo frio 420422 diferencial 410411 do cimento 416417 do concreto cálculo 416417 420422 dos componentes 416417 do concreto fresco 416417 dos componentes da mistura 416417 420 422 efeito da cinza volante 8687 685687 da mistura 223224 do calor da hidratação 3839 elevação efeito das condições ambientes 382383 do consumo de cimento 380381 413 414 do tipo de cimento 411412 na cura a vapor 384385 na fadiga 352354 na hidratação 3738 416417 no concreto submerso 239240 gradientes 405406 influência na aderência 317 na carbonatação 521522 na condutividade 391392 na corrosão 595596 na demanda de água 415416 na dilatação térmica 398401 na evaporação 335 341342 na exsudação 218219 na fluência 479480 Índice 885 na hidratação 3738 375376 na incorporação de ar 573574 na pega 1920 na reatividade do agregado 151 na resistência 375378 380381 401402 408409627628 do concreto com agregados leves 402 403 ganho318 na retração autógena 442443 na trabalhabilidade 212213 nas dimensões dos poros 378380 no calor específico 392394 no concreto com agregados leves 736737 no concreto com cimento de elevado teor de alumina 9899 105106 no concreto de alta resistência 402403 no módulo de elasticidade 404405 408 410 436437 inicial influência na estrutura do pasta de cimento 376 378 na resistência 375378 nas dimensões dos poros 378380 mínima para hidratação 420423 na pega influência na resistência 375376 no lançamento 376378 416417 ótima para resistência 380382 420422 temperatura criogênica influência na fluência 480482 na resistência 407408 no concreto com agregados leves 735736 temperatura ótima de lançamento 380381 temperatura ótima de pega 380381 420422 tempo deformação 478482 influência na fissuração 458460 ruptura473474484486 tempo de pega 1920 4850 do cimento de elevado teor de alumina 9697 do concreto 5152 211212 efeito daáguadomar 192193 da temperatura 265266 414415 418419 do chumbo 146147 dos aceleradores 259260 dos superplastificantes 277278 tempo frio concretagem 417420 condições 417418 definição 419420 temperatura de lançamento 420422 886 Índice tempo quente condições definição 414415 influência na fissuração 460461 na trabalhabilidade 213215 414415 tempo Vebe 203205 e abatimento 209211 e fator de compactação 208211 tenacidade do agregado 127128 tenazes extensoras 621 tensão à deformação constante 467469 alívio pela fluência 458460 467469 491 493 confinante 309310 devido à retração diferencial 455456 influência na fluência 472473 na resistência à fadiga 358359 no módulo secante 430431 limitando a 308309 reversão da 358359 tensão de cisalhamento corpo de prova em ensaio 615616 tensão de compressão na fissuração 308309 relação com a resistência à tração 325 326 tensão de escoamento 208209 tensão elétrica influência na resistividade 363367 tensão limite 308309 tensão principal 311 tensão superfical das bolhas de ar 582583 tensão transversal 30931 O influência na resistência 309310 tensão triaxial 310311 tensãodeformação 623 tensões internas alívio pela fluência 491493 devido à retração 455456 tensões multiaxiais critérios de ruptura 313314 fadiga 356357 fluência 484486 coeficiente de Poisson 440441 influência na resistência 311 interação 310311 ruptura 309310 teor de óxidos 813 6566 do cimento de elevado teor de alumina 9596 influência na exsudação 217218 na resistência 4850 nas propriedades do cimento 4142 no calor da hidratação 3940 limites da ASTM 4143 potencial 8 teor de trióxido de enxofre 1920 teor de vazios do agregado 117119 no concreto bombeado 235 teor ótimo de escória granulada de alto forno 693694 teor ótimo de àgua 195198 teor ótimo de sílica ativa 696697 teor ótimo de sulfato de càlcio 450452 teor total de ar 576577 729 teor total de vazios 294295 teoria coloidal da resistência 3435 teoria da resistência de cristais 3435 teoria de Le Chatelier 3436 teoria de Michaelis 3436 térmica cura 390391 termogravimetria 1415 termoluminescência 406407 ternário mistura 6365 sistema 9 terra diatomácea 8486 testemunho 637638 localização 641643 pequeno639640 tetrafluoreto de silício 528529 textura do agregado 115117 120121 influência na resistência 121122 30 5 na trabalhabilidade 195198 textura superficial do agregado 115117 120122 influência na resistência 287 299300 tijolos britados resistência ao fogo 405406 tiocianato de sódio 261263 tipo do agregado na dosagem 775776 do concreto 678 granulometria 779780 analiticamente 779780 pelo método gráfico 780782 tipo granulometria 169170 tolerâncias nas especificações 756757 total de água 290 trabalhabilidade a olho 211212 água do 245246 classificação dos 198199 208209 com agregado com granulometria descontínua 179180 definição 193195 201202 do cimento de elevado teor de alumina concreto 9899 do concreto com agregados leves 730 do concreto sem finos 741742 e abatimento 198199 e dosagem 754756 774775 e fator de compactação 201203 e segregação 162163 e tipo de betoneira 218219 e trabalho de remoldagem 203204 e variação da granulometria 769770 efeito da água de amassamento 190 da cinza volante 683684 da dimensão máxima do agregado 195198 da escória granulada de alto forno 691692 da finura do cimento 2021 da granulometria descontínua 179180 da incorporação de ar 582583 da lamelaridade do agregado 119121 da quantidade de água 782785 da redosagem 227228 da remistura 223224 da temperatura 212213 das condições de lançamento 774775 das proporções da mistura 196198 de conchas 144145 do aditivo redutor de água 268270 do agregado absorção 137138 725726 área superficial 166169 forma 121123 do cimento expansivo 466467 do consumo de cimento da mistura 201203 do granulometria 195198 do material fino 162163 do tempo 211212 do tempo de mistura 223224 dos aditivos impermeabilizantes 279280 dos superplastificantes 272275 ensaio dos dois pontos 207208 ensaios comparação de 208211 fatores influentes 195198 influência na incorporação de ar 573574 no custo da mão de obra 755756 inspeção visual 211212 medida da 198199 perda com tempo 211212 relação com a quantidade de água 195198 784785 trabalho realizado na mistura 416417 tração biaxial 30931 O tração deformação na fissuração 308309 na ruptura 309310 no ensaio à compressão 615616 tração diagonal 620621 traço designado 757759 traço padronizado 757759 traço prescrito 757759 traço projetado 756757 Índice 887 trânsito intenso resistência ao 544545 transmissão de nêutrons 661662 transporte de fluidos 503 traquito condutividade térmica 391 tremie tremonha 239240 tridimita 113 150 trietanolamina 261 267 tubos de alumínio 230231 tubulação para bombeamento 230231 tufo 150 turbidez da água 190192 turbidímetro 22 ultrafinos 163164 no concreto fluido 789 umidade amplitude influência na movimentação de umidade 460461 influência na absorção 338 na dilatação térmica 396397 na fissuração plástica 415416 na fluência 4 7 6 na permeabilidade 517518 na retração 453454 interna da pasta de cimento 338 715716 umidade difusão 394396 efeito da autoclavagem 386387 da carbonatação 460461 463465 da composição do concreto 461462 gradiente 455456 livre 137138 movimentação 460461 do concreto celular 739740 do concreto com agregados leves 735736 do concreto com serragem 744745 do concreto leve 460461 e retração 458460 no agregado 134138 290 absorvida 134137 influência na perda de abatimento 211212 livre 137138 medida da 138140 superficie 134137 uniformidade da mistura 220221 efeito da mistura manual 225227 do tempo de mistura 222223 ureia 584585 888 Índice valor médio 669 vapor de água movimentação da 506507 permeabilidade 515517 vapor superaquecido 386387 variabilidade da escória 691692 da relação águacimento 773774 da resistência 665666 762763 769770 da resistência á flexão 769770 do agregado leve 723726 do cimento 344345 do concreto de alta resistência 764765 do concreto na betoneira 220221 dos corpos de prova de ensaio 613614 dos materiais cimentícios 680681 dos resultados de ensaio 628629 664665 dos testemunhos 639640 e efeito da dimensão 627628 efeito da condição de umidade 626627 da dimensão 627628 636637 em ensaios não destrutivos 664665 no ensaio de cura acelerada 650651 no ensaio de tração 628630 no ensaio de tração por compressão diametral 626627 variação de comprimento como medida da resistência ao congelamento 578579 variação de volume autógena 442443 variações de volume nas primeiras idade 440441 vazios detecção dos 661662 determinação tisica do 664665 influência na bombeabilidade 233 234 na resistência 19419 5 no concreto 194198 293295 no concreto celular 738739 no concreto leve 718719 no concreto tratado a vácuo 247 relação do agregado 133134 velocidade de carregamento influência na deformação 430431 na resistência 360361 645647 velocidade de hidratação do cimento 1315 2021 dos compostos 4142 velocidade de onda longitudinal 658659 velocidade de pulso ultrasonico da pasta fresca 5152 ensaio 660663 na fadiga 352354 velocidade de tensão influência na deformação 430431 na resistência 645647 velocidade normalizada 646648 vento influência na evaporação 335 337 vermiculita 719723 745 Vesúvio 1 vibração 241242 com granulometria descontínua 179180 e concreto sem finos 741742 e segregação 216217 ensaios 663 influência do incorporação de ar 575576 vibração excessiva 216217 vibração longitudinal 663 vibração torsional 663 vibração transversal 663 vibrador agulha 241242 eletromagnético 243244 externo 242243 interno 241242 martelete elétrico 244245 mesa de impacto 243244 portátil 243244 superfice 244245 vibrador de imersão 242243 606 vibrador de laboratório 243244 vibrador de superficie 244245 vibrador externo 242243 vibrador interno 241242 vibrador operado por robô 242243 vibratórias e acabadoras 244245 vida útil 502 522523 vidro líquido 528529 vidro pirex 542 vidro vulcânico 722723 viscosidade da pasta de cimento 215216 viscosidade plástica 207208 volume solto do agregado graúdo 785786 zona de transição 316317 zonas para granulometria da areia 172173