Relatório - Dosagem do concreto

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DOSAGEM DE CONCRETO
Relatório apresentado à disciplina de Materiais de Construção Experimental da Unidade Acadêmica de Engenharia Civil do CTRN da UFCG como requisito básico para aprovação na citada disciplina.
Autores: João Victor Tito Porto Moreno – 122110978
 Rian Campos Almeida - 122110665
 
joao.tito@estudante.ufcg.edu.br
rian.campos@estudante.ufcg.edu.br
Campina Grande – PB, setembro de 2024.
.
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	3
1.1.	OBJETIVOS	4
2.	PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS	4
2.1	MATERIAIS	4
2.2	PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL	5
3.	RESULTADOS E DISCUSSÕES	10
4.	CONCLUSÃO	12
5.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	13
6.	ANEXO I: MEMORIAL DE CÁLCULO	14
Experimento: Dosagem de concreto
Autores: João Víctor Tito Porto Moreno e Rian Campos Almeida
Unidade Acadêmica de Engenharia Civil, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Bodocongó, 58109-970, Campina Grande – PB
1. INTRODUÇÃO
Entende-se por estudo de dosagem dos concretos de cimento Portland os procedimentos necessários à obtenção da melhor proporção entre os materiais constitutivos do concreto, também conhecido por traço (Curti, 2020). Essa metodologia permite combinar o cimento, agregados e a água, visando atingir características específicas, como resistência, trabalhabilidade e durabilidade (Helene, 2011), e pode ser realizada em massa ou em volume, sendo a primeira sempre preferível devido à sua maior precisão. Inicialmente, tal procedimento não era bem compreendido, no entanto, com o tempo, estudos como o de Duff Abrams, em 1918, estabeleceram a relação entre a resistência e a relação água/cimento, contribuindo significativamente para o desenvolvimento da tecnologia do concreto (Curti, 2020).
Embora o Brasil ainda careça de uma norma unificada sobre os procedimentos de dosagem, diversos métodos práticos e experimentais têm sido aplicados no país, adaptando-se às características regionais dos materiais disponíveis (Helene, 2011). A utilização do traço em massa garante maior controle e uniformidade na mistura, principalmente em obras de grande porte, onde a precisão é essencial para garantir a qualidade da estrutura. No processo de dosagem, são avaliadas principalmente as características de trabalhabilidade, resistência e durabilidade. Conforme estabelecido pela ASTM C 125-97, a trabalhabilidade é a habilidade do concreto em ser manuseado e moldado sem perder sua homogeneidade (Mehta e Monteiro, 2008). Por outro lado, a resistência está ligada à habilidade do concreto de aguentar cargas, sendo diretamente afetada pela proporção de materiais e pela relação água/cimento. Enquanto a durabilidade se refere à longevidade da estrutura, isto é, à sua habilidade de resistir a elementos ambientais e ao desgaste natural com o passar do tempo (Curti, 2020).
A consistência e a trabalhabilidade do concreto, ajustadas pelo método de dosagem, são frequentemente verificadas por meio do ensaio de abatimento de tronco de cone, conhecido como slump test. Esse ensaio, regulamentado pela NBR 16889 (ABNT, 2020), é essencial para avaliar a homogeneidade e a facilidade de manuseio do concreto no estado fresco, conforme observado no trabalho de Amaral (2022). Ele ajuda a identificar problemas de segregação, exsudação ou falhas de concretagem, ajustando o traço conforme os requisitos da obra (Meia Colher, 2018). A integração do ensaio com os parâmetros de dosagem permite que as correções sejam feitas em tempo hábil, garantindo que o concreto atenda aos padrões normativos e ao controle tecnológico exigido no projeto.
No presente estudo, utilizou-se o método de dosagem ABCP/ACI, desenvolvido no ano de 1984 pelo engenheiro Publio Penna Firme Rodrigues. O método ABCP para dosagem de concreto é uma adaptação brasileira do método ACI (Portland Cement Institute) 211.1-81, que oferece diretrizes práticas para proporções de concretos convencionais, pesados e de massa (Filho, 2019). Nesse sentido, é levado em consideração materiais amplamente disponíveis no Brasil, como a brita e a areia de rio, que atendem à NBR 7211 – Agregados para concreto. Esse método destaca-se pela flexibilidade e precisão, utilizando ensaios granulométricos para determinar a massa específica dos agregados e ajustar o traço de forma adequada às características locais, permitindo maior controle sobre a relação água/cimento e a resistência final do concreto (Araujo, 2017).
Outrossim, uma característica do método ABCP é a definição do traço em massa, que proporciona maior rigor em comparação ao traço em volume (Helene, 2011). Além disso, ele permite ajustar a consistência do concreto conforme a necessidade da obra, com possibilidade de incorporar aditivos para melhorar a trabalhabilidade e a durabilidade (Araujo, 2017). Nesse sentido, o método visa garantir que o concreto produzido seja eficiente em termos de resistência e durabilidade, adaptando-se às condições e materiais locais de maneira econômica e confiável.
OBJETIVOS 
· Determinar a dosagem do concreto;
· Verificar o abatimento do concreto.
2. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
1. 
2. 
2.1 MATERIAIS
Os materiais utilizados para a análise experimental foram:
· Cimento CP F II-32;
· Agregado miúdo (areia fina);
· Agregado graúdo (brita);
· Água;
· Padiola;
· Balança;
· Recipiente;
· Misturador elétrico;
· Tronco de cone;
· Soquete;
· Placa de alumínio;
· Formas cilíndricas;
· Desmoldante;
2.2 PROCEDIMENTO TEÓRICO E EXPERIMENTAL 
O procedimento, tanto teórico quanto experimental, tem início com a seleção dos materiais. A Tabela 1 apresenta os materiais empregados neste estudo, acompanhados de suas respectivas propriedades físicas, tais como massas unitárias e específicas, dimensões máximas e módulo de finura. 
Tabela 1: Caracterização dos materiais analisados
	Material
	Especificação
	Massa específica
	Cimento
	CP II F-32.
	3000 kg/m3
	Agregado miúdo
	Areia, com módulo de finura de 2,11
	2570 kg/m3
	Agregado graúdo
	Brita, com dimensão máxima característica de 19mm e massa unitária compactada de 1519 kg/m3
	2670 kg/m3
	Água
	Potável
	1000 kg/m3
Fonte: Autoria própria (2024)
Além disso, foi estabelecido previamente pelo projetista o Fck de 25 MPa e um abatimento estimado entre 80 à 100 mm. Baseado em tais dados, é possível ser calculado os parâmetros da dosagem do concreto.
Nesse contexto, a fim de assegurar que o Fck projetado seja efetivamente atingido, o cálculo da dosagem segue a seguinte fórmula:
em que,
 Fcj - resistência do concreto aos 28 dias
Fck – resistência estabelecida pelo projetista
Sd- desvio padrão
O desvio padrão é definido teoricamente em função de como será preparado o concreto. Nesse contexto, a tabela 2 apresenta as condições correspondentes a cada valor de desvio padrão (sd).
Tabela 2: Condições para os desvios padrão. 
	Condição A Sd = 4,0 MPa
	O cimento e os agregados são medidos em massa, a água de amassamento é medida em massa ou volume com dispositivo dosador e corrigida em função da umidade dos agregados (concreto normalmente preparado pelas empresas de serviços de concretagem).
	Condição B Sd = 5,5 MPa
	O cimento é medido em massa, a água de amassamento é medida em volume mediante dispositivo dosador e os agregados em volume. A umidade do agregado miúdo é determinada pelo menos três vezes ao dia. O volume do agregado miúdo é corrigido através da curva de inchamento estabelecida especificamente para o material utilizado.
	Condição C Sd = 7,0 MPa
	O cimento é medido em massa, a água de amassamento é medida em volume mediante dispositivo dosador e os agregados em volume. A umidade do agregado miúdo é determinada pelo menos três vezes ao dia. O volume do agregado miúdo é corrigido através da curva de inchamento estabelecida especificamente para o material utilizado.
Fonte: Curti (2020)
No presente estudo, utilizou-se a condição B, tendo um desvio de 5,5Mpa.
DETERMINAÇÃO DO FATOR A/C
A etapa teórica subsequente dá-se pela determinação do fator A/C, através da Lei de Abrams o qual pode ser obtido através de um gráfico que relaciona a resistência normal do cimento e a resistênciaà compressão do concreto, ambos aos 28 dias e em Mpa. 
Figura 1: Gráfico para a determinação da relação água/cimento (a/c) em função das resistências do concreto e do cimento aos 28 dias de idade. 
Fonte: Rodrigues, 1998
Baseado nisso, é possível determinar a relação água/cimento ao cruzar-se uma reta horizontal correspondente ao valor de resistência do concreto aos 28 dias até que a mesma intersecte a reta referente o tipo de cimento estudado, neste caso o cimento CP II F-32. A relação água cimento é dada pelo valor da abscissa correspondente ao referente ponto de intersecção.
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA
Ao obter-se a relação A/C, a próxima etapa refere-se à obtenção do consumo de água. Para isso, a tabela 3, realizada pelo autor do método, permite estimar o consumo de água com os dados referentes à dimensão máxima do agregado graúdo e o abatimento estabelecido pelo projetista. 
 Tabela 3: Estimativa do consumo de água por metro cúbico de concreto em função do Diâmetro Máximo Característico do Agregado e do Abatimento da mistura. 
	ABATIMENTO DO TRONCO DE CONE
	DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA
DO AGREGADO GRAÚDO
	
	9,5mm
	19 mm
	25mm
	32mm
	38mm
	40 a 60mm
	220 l/m³
	195 l/m³
	190 l/m³
	185 l/m³
	180 l/m³
	60 a 80mm
	225 l/m³
	200 l/m³
	195 l/m³
	190 l/m³
	185 l/m³
	80 a 100mm
	230 l/m³
	205 l/m³
	200 l/m³
	195 l/m³
	190 l/m³
Fonte: Rodrigues (1998)
 
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE CIMENTO
Agora, sucedeu-se determinando o consumo de cimento por meio da divisão do consumo de água com o fator A/C, como apresentado a seguir.
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE AGREGADO GRAÚDO
Posteriormente, faz necessário a determinação do consumo da brita. Para tanto, é necessário determinar o volume compactado (Vb) do agregado graúdo. Isso é possível por meio de valores tabelados que relacionam a dimensão máxima característica do agregado miúdo com o módulo de finura do agregado miúdo. 
Tabela 4: Volume compactado seco de agregado graúdo por metro cúbico de concreto. 
	MÓDULO DE FINURA DA AREIA
	DIMENSÃO MÁXIMA CARACTERÍSTICA
DO AGREGADO GRAÚDO
	
	9,5mm
	19 mm
	25mm
	32mm
	38mm
	1,8
	0,645
	0,770
	0,795
	0,820
	0,845
	2,0
	0,625
	0,750
	0,775
	0,800
	0,825
	2,2
	0,605
	0,730
	0,755
	0,780
	0,805
	2,4
	0,585
	0,710
	0,735
	0,760
	0,785
Fonte: Rodrigues (1998)
Como o módulo de finura não há um valor tabelado exato, foi realizado uma interpolação no intervalo de 2,0 a 2,2 em que foi possível obter um volume compactado de aproximadamente 0,739m3/m3. Com esse dado, pode-se calcular o consumo de brita por meio da fórmula abaixo, que relaciona a massa unitária compactada do agregado graúdo com seu respectivo volume. .
DETERMINAÇÃO DO CONSUMO DE AGREGADO MIÚDO
Além disso, é necessário a obtenção do consumo da areia, cujo resultado é obtido pela diferença entre a soma dos valores absolutos dos demais constituintes já calculados em relação a 1m³ de concreto. Inicialmente, calcula-se o volume de agregado miúdo dado pela expressão:
Sendo:
Vm = volume de agregado miúdo
γc = massa específica do cimento
γb = massa específica do agregado graúdo
γa = massa específica da água
Este, para o cálculo do consumo do agregado miúdo, será multiplicado com a massa específica da areia, sendo expressa por: 
APRESENTAÇÃO DO TRAÇO
Por fim, o estágio teórico final na dosagem do concreto envolve a apresentação do traço, que é a proporção entre os materiais utilizados no concreto. O traço é expresso em termos da quantidade de cimento como referência para os demais componentes (areia, brita e água). Para determinar as proporções, cada componente é dividido pelo consumo de cimento. A fórmula do traço segue o formato:
Após a determinação das proporções dos materiais, a etapa seguinte envolve o amassamento do concreto para a realização dos ensaios de abatimento e resistência mecânica. Considerando que o volume de um cone de abatimento é de aproximadamente 5,5 litros, foi utilizado um volume de 7 litros para garantir que não falte material durante a análise experimental. Com base nos cálculos apresentados no Anexo 1, as quantidades de materiais necessários, em massa, foram determinadas como segue.Parte superior do formulário
Tabela 5: Quantidade dos materiais, em massa.Parte inferior do formulário
	CP II F-32 (kg)
	 Areia (kg)
	Brita (kg)
	Água k(g)
	2989,0
	3377,6
	7861,1
	1434,7
Fonte: Autoria própria (2024).
Em seguida, os materiais foram devidamente pesados, e o amassamento foi iniciado da seguinte forma: inicialmente foi adicionado os secos em um balde capaz de comportar todos os materiais, e a água foi sendo adicionada aos poucos. Com o auxílio de um misturador elétrico da marca Vonder (modelo MAV 1600), foi realizada a mistura dos componentes em velocidade baixa. A figura 2 apresenta, de maneira visual, o procedimento descrito 
Figura 2: a) pesagem dos materiais utilizados nas análises, b) misturador elétrico utilizado, c) processo de amassamento do concreto.
Fonte: Autoria própria (2024).
Em seguida, foi determinada consistência do concreto por meio do ensaio de abatimento do tronco de cone, seguindo a norma NBR 16889 (ABNT, 2020). Inicialmente, o molde e a placa de base foram umedecidos e posicionados corretamente. Durante o preenchimento do molde, o técnico posicionou-se sobre as aletas para garantir estabilidade, e o molde foi preenchido rapidamente com o concreto em três camadas, cada uma compactada com 25 golpes a aproximadamente um terço da altura. Após o preenchimento, a superfície de concreto foi nivelada, a placa de base foi limpa e o molde foi retirado cuidadosamente na vertical. A diferença entre a altura do molde e a altura do concreto foi medida para determinar o abatimento e o seu valor foi anotado para discussões futuras. A figura 3 apresenta, visualmente, o procedimento descrito: 
Figura 3: a) lançamento do concreto ao tronco de cone, b) aplicação dos golpes às camadas, c) retirada do concreto do tronco de cone, d) aferição da altura entre o molde e o concreto.
Fonte: Autoria própria (2024).
O último estágio deste estudo consiste na determinação da resistência à compressão. Para isso, após a realização do ensaio anterior, foi realizada a moldagem e a cura de corpos de prova, em conformidade com a NBR 5738 (ABNT, 2016). Antes de proceder à moldagem dos corpos de prova, os moldes e suas bases foram revestidos internamente com uma fina camada de desmoldante. 
Depois, o concreto foi inserido nos moldes cilíndricos em duas camadas de volumes iguais, sendo aplicados 25 golpes de adensamento em cada camada. Os corpos de prova foram nivelados e desmoldados dois dias após o adensamento, sendo imediatamente colocados em cura na água até o dia do ensaio de ruptura.
Assim, dois corpos de prova foram preparados para a análise experimental e, três dias após, os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de ruptura utilizando uma prensa, disponível no laboratório de pavimentos, da UFCG.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Após a conclusão dos procedimentos experimentais descritos, a etapa subsequente consiste na análise dos resultados obtidos para dosagem do concreto e seu abatimento por meio do teste de slump, como também a verificação das resistências apresentadas pelos corpos de prova moldados a partir do concreto desenvolvido em experimento.
Como já mencionado, iniciou-se na determinação dos materiais para compor o concreto, tendo esses, características físicas estabelecidas experimentalmente que se fazem necessárias para o cálculo de dosagem. Assim, para um fck de 25MPa estabelecido pelo projetista, obteve-se uma resistência a compressão aos 28 dias de 34MPa, conferindo um fator água/cimento de 0,48 aplicando a Lei de Abrams ao gráfico da figura 1, da maneira apresentada na figura 4.
Figura 4: Determinação da relação água cimento (a/c) a partir da Lei de Abrams para o concreto confeccionado no experimento.
Fonte: Adaptado de Rodrigues (1998).
Assim, foi cabível realizar os procedimentos de cálculos do consumo de materialpara confecção do concreto que atenda aos requisitos de resistência e trabalhabilidade. Utilizando-se dos valores de dimensão máxima do agregado graúdo (19 mm) determinado por ensaio de granulometria e do abatimento requerido para o teste de slump, determinou-se o consumo de água por metro cúbico de concreto através da tabela 3, proporcionando um consumo de 205 litros a cada metro cúbico. Tendo em mãos os dados do consumo de água por metro cúbico e o fator água/cimento do concreto, obteve-se o consumo de cimento equivalente a 427 kg/m³.
A partir da dimensão máxima do agregado graúdo e do módulo de finura do agregado miúdo, obteve-se o volume de agregado graúdo para cada metro cúbico de concreto usufruindo dos dados da tabela 4, proporcionando a determinação do consumo do mesmo multiplicando-se o volume determinado por sua massa unitária quando compactado, conferindo um consumo de aproximadamente 1122,5 kg/m³.
Para determinação do consumo de agregado miúdo, fez-se necessário o cálculo de seu volume ocupante por metro cúbico de concreto, subtraindo-se de 1 unidade o valor da soma de relações entre os demais materiais e suas respectivas massas específicas. Obteve-se um volume de agregado miúdo de cerca de 0,1873 m³ de agregado miúdo por metro cúbico de concreto, assim, o produto de tal volume pela massa específica do agregado conferiu um consumo de agregado miúdo equivalente a 481,36 kg/m³.
Estabelecidos os consumos de materiais, pôde-se definir o traço em função do consumo de cimento, dividindo todos os consumos individuais de materiais pelo consumo de cimento, que por fim conferiu um traço 1:1,13:2,63:0,48.
Após a determinação do traço a ser utilizado, iniciou-se o processo de pesagem e posterior amassamento dos materiais para confecção do concreto, para um volume pré-estabelecido de 7 litros, garantindo assim a quantia de material necessária para realização do teste de slump, sendo: 2,99 kg de cimento, 3,38 kg de areia, 7,86 kg de brita e 1,43 kg de água. Ao realizar o teste de slump, obteve-se um abatimento de aproximadamente 105 mm, conferindo um pequeno desvio do intervalo de abatimento requisitado pelo projetista. A decorrência de tal desvio pode estar conectada à erros no procedimento de pesagem e amassamento, sendo mais provável uma pequena estrapolação na quantia de água, afetando assim o fator água/cimento tornando o concreto mais fluido do que o esperado.
Para o ensaio de ruptura devido a compressão simples dos corpos de prova moldados com o concreto confeccionado em experimento, obteve-se os valore de carga máxima suportada de 127,34 kN para o primeiro corpo de prova e 108,33 kN para o segundo corpo de prova. Efetuando-se os cálculos para obtenção das tensões de ruptura dos corpos de prova, obteve-se uma tensão média de ruptura de 15 MPa.
4. CONCLUSÃO
Por conseguinte, os resultados obtidos não atenderam aos requisitados pelo projetista, sendo os obtidos pelo ensaio de ruptura mais significantes por distarem mais acentuadamente dos esperados.
O abatimento obtido pelo teste de slump se mostrou um pouco mais elevado do que o limite máximo previsto, consequentemente proporcionando um concreto mais fluido do que o determinado por projeto, ou seja, maior a relação de água/cimento que impacta diretamente sua resistência. Fato esse que contribuiu para obtenção de tensões no ensaio de ruptura abaixo do esperado, considerando-se que o concreto deveria apresentar aproximadamente 66% de sua resistência aos 28 dias, como observado na tabela 6, não atendendo aos requisitos de resistência aos 3 dias que seria o equivalente a 22,44 MPa.
Tabela 6: Resistência média adquirida pelos concretos (%) para cada tipo de cimento em relação aos 28 dias de idade.
	Idade
	CP II E-32
	CP V-ARI
	CP II F-32
	0
	0
	0
	0
	1
	-
	35
	-
	3
	37
	69
	66
	7
	58
	83
	80
	28
	100
	100
	100
Fonte: Bastos (s.d.)
Ademais, a relação do consumo e de brita e o consumo de areia apresentou um valor acima de 1,5, indicando um traço com maior presença quantitativa de brita do que areia, conferindo uma menor trabalhabilidade ao concreto e elevada aspereza.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 16889: Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 2020.
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7211: Agregados para concreto - Especificação. Rio de Janeiro, 2005.
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5738: Concreto — Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2015.
AMARAL, F. H. N. Teoria e prática no curso de edificações: análise do ensaio de abatimento de tronco de cone (Slump Test) em uma visita técnica. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Técnico em Edificações) – Instituto Federal da Paraíba, São Bento, 2022.
ARAUJO, S. W.; VIEIRA, P. S. Adaptação do método de dosagem da ABCP/ACI à região do Alto Paranaíba-MG. Revista Perquirere, Patos de Minas, 2017.
BASTOS, Paulo. Traços de Concreto. UNESP, s.d. Disponível em: https://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/site_paulo/Artigo%20Tracos%20Concreto-Paulo%20Bastos.pdf. Acesso em: 28 set. 2024.
CURTI, R. Dosagem do concreto pelo método ABCP. Notas de Aula. 2020. 
FILHO, A. G. Estudo de dosagem experimental de concreto de cimento Portland classe C 30 com agregados disponíveis em Manaus – AM. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2019.
MEHTA, P. Kumar; MONTEIRO, Paulo J. Melaragno. Estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: Editora Pini, 1992.
MEIA COLHER (org.). Slump Test - O que é e como fazer no concreto passo-a-passo!. 2018. Disponível em: https://www.meiacolher.com/2018/09/slump-test-o-que-e-e-como-fazerno.html. Acesso em: 27 set. 2024.
RODRIGUES, Publio Penna Firme. Parâmetros de dosagem do concreto. ET-67. 3 ed. São Paulo: IBRACON - Associação Brasileira de Cimento Portland, 1998.
TUTIKIAN, B. F.; HELENE, P. Dosagem dos concretos de cimento Portland. In: ISAIA, Geraldo Cechella (ed.). Concreto: Ciência e Tecnologia. IBRACON, 2011. Cap. 12. Disponível em: http://www.phd.eng.br/wp-content/uploads/2014/07/lc56.pdf. Acesso em: 27 set. 2024.
6. ANEXO I: MEMORIAL DE CÁLCULO
Resistência aos 28 dias e fator água/cimento:
Consumo de material:
Consumo de água: 
Consumo de cimento: 
Consumo de agregado graúdo: 
Consumo de agregado miúdo: 
Traço:
Relação :
Tensões de ruptura para os corpos de prova:
Resistência esperada aos 3 dias: 
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