concreto - materiais de construção

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Concreto
O concreto é o segundo produto mais consumido pela
humanidade.
Excelente resistência à água;
Facilidade de encontrar os componentes em
variadas formas e tamanhos;
Baixo custo;
Facilidade de produção/aquisição.
Classificação
Quanto ao uso de armaduras:
Concreto simples (sem barras de aço)
Concreto armado (com barras de aço)
Concreto protendido (com cabos de aço
tracionados)
Quanto à massa específica:
Concreto de densidade normal (γ da ordem de
2.400 kg/m³)
Concreto leve (γ inferior a 1.800 kg/m³)
Concreto pesado (γ superior a 3.200 kg/m³)
Quanto à resistência:
Concreto de baixa resistência (menor que 20
MPa)
Concreto de resistência moderada (20 MPa a 40
MPa)
Concreto de alta resistência (maior que 40 MPa)
Componentes
A água e o cimento se hidratam formando uma pasta
que adere aos agregados. Nas primeiras horas, a
mistura pode ser moldada e, ao longo dos dias,
endurece e adquire resistência mecânica.
A resistência do concreto depende da resistência do
agregado, da pasta e da ligação entre eles.
Fatores que afetam a zona de transição:
Piora: Agregados graúdos maiores, agregados
lamelares e alongados, maior relação
água/cimento.
Melhora: Maior consumo de cimento, agregados
menores, agregados cúbicos ou arredondados,
menor relação água/cimento.
Operações para obtenção do concreto:
Dosagem dos materiais
Mistura dos materiais
Transporte até a obra
Lançamento (colocação nas formas)
Adensamento (eliminação de vazios)
Cura (evitar perda de água nos primeiros dias)
Funções da pasta de cimento: Impermeabilidade,
trabalhabilidade, envolver os grãos, preencher vazios
e resistência mecânica.
Funções do agregado: Reduzir custo, reduzir variações
de volume e contribuir com grãos resistentes.
Propriedades no estado fresco
Trabalhabilidade: refere-se à capacidade do concreto
fresco de ser aplicado para um fim específico, estando
diretamente ligada à sua consistência e coesão. Isso
engloba a facilidade de adensar e reduzir vazios, a
capacidade de moldagem para preencher formas e
espaços da armadura, e a resistência à segregação,
mantendo a homogeneidade durante o manuseio e a
vibração. O concreto é classificado como seco, plástico
ou fluido, dependendo da relação água/materiais
secos. Fatores como a quantidade de água e cimento,
a proporção entre eles, a granulometria e forma dos 
agregados, a presença de material pulverulento e o
uso de aditivos influenciam a trabalhabilidade. O
Slump Test (ABNT NBR 16889) é o ensaio mais comum
para medir essa propriedade, embora métodos como
o funil em V, Slump Flow e caixa L sejam mais
adequados para concretos autoadensáveis.
Perda de Abatimento ou Perda de Fluidez: é a
diminuição da fluidez do concreto ao longo do tempo.
Cimentos com pega anormal, tempo de mistura
prolongado, transporte inadequado, alta temperatura
do concreto, perda de eficiência de aditivos e
absorção ou evaporação da água pelos agregados são
fatores que contribuem para essa perda. A ABNT NBR
7212 proíbe a adição de água extra para corrigir a
perda de abatimento, mas permite a adição de
aditivos superplastificantes. O ensaio ABNT NBR 10342
avalia essa propriedade através de medições
periódicas do abatimento.
Massa Específica no Estado Fresco: é um indicador
indireto do teor de ar incorporado no concreto. A
ABNT NBR 9833 descreve o ensaio para sua
determinação, sendo a razão entre a massa do
concreto e o volume do recipiente. A ABNT NBR 6118
estabelece valores de referência de 2400 kg/m³ para
concreto simples e 2500 kg/m³ para concreto armado,
e também permite o cálculo do percentual de vazios a
partir da massa específica dos componentes.
Coesão e Segregação: são conceitos opostos: a
segregação é a separação dos componentes do
concreto, onde os agregados graúdos se separam da
argamassa, resultando em um concreto não
homogêneo e de baixa resistência. Fatores como
quantidade de água (misturas muito secas ou úmidas),
excesso de vibração, uso de aditivos
superfluidificantes (que podem prevenir a segregação
em misturas fluidas) e o método de transporte e
lançamento podem afetar a segregação. A coesão, por
sua vez, é a capacidade do concreto de manter seus
componentes unidos e homogêneos.
Retenção de Água e Exsudação: estão relacionadas à
tendência da água subir para a superfície do concreto
recém-lançado, resultando em exsudação. Isso leva a
um concreto poroso, fraco e de menor durabilidade,
ocorrendo quando a parte sólida do concreto não
consegue reter a água de amassamento. Consistência
inadequada, falta de finos, excesso de agregado 
graúdo e lançamento/compactação incorretos são
fatores contribuintes. Para mitigar a exsudação, é
necessário ajustar a dosagem do concreto,
aumentando a proporção de finos e o teor de cimento,
além de evitar o excesso de água.
Tempo de Pega: marca o momento em que o concreto
fresco não pode mais ser misturado, lançado ou
compactado, devido a um aumento abrupto em sua
viscosidade. A composição do cimento, a relação
água/cimento, a temperatura e a presença de aditivos
são os principais fatores que influenciam o tempo de
pega.
Dosagem
A dosagem do concreto consiste na determinação das
quantidades de seus componentes (cimento, água,
agregado miúdo e agregado graúdo, com a possível
adição de aditivos) para alcançar requisitos
específicos de trabalhabilidade, resistência mecânica
e durabilidade, buscando sempre o menor consumo
de cimento possível sem comprometer as
características desejadas, e considerando o fator
custo.
Dosagem Empírica: Baseia-se em valores médios de
propriedades físicas e mecânicas de materiais, obtidos
por experiência ou bibliografia. É permitida pela
ABNT NBR 12655 (2022) para concretos das classes
C10 e C15, com consumo mínimo de 300 kg de
cimento por metro cúbico.
Dosagem Racional e Experimental: Baseia-se nas
características específicas dos materiais que serão
utilizados na obra. Requer o proporcionamento
adequado de todos os constituintes (cimento,
agregados, água e aditivos). Deve considerar
exigências de projeto (resistência, impermeabilidade,
etc.), condições de exposição e operação, tipo de
agregado disponível, técnicas de execução e custos
(buscando o mínimo consumo de cimento). De acordo
com a ABNT NBR 12655 (2022), é obrigatória para
concretos de classe C20 (fck=20MPa) ou superior e
deve ser realizada com antecedência, utilizando os
mesmos materiais e condições da obra. O cálculo da
dosagem deve ser refeito em caso de mudanças nos
materiais.
Traço: 1 : a : b : a/c
Determinação da resistência de dosagem
A determinação da resistência de dosagem do
concreto parte da resistência característica à
compressão (fck), geralmente especificada aos 28 dias
em projetos estruturais, representando o valor abaixo
do qual apenas 5% das resistências são esperadas.
A ABNT NBR 6118 exige que os projetos considerem a
agressividade ambiental, classificando os ambientes
(Tabela 6.1) de fraca a muito forte e estabelecendo a
correspondência entre a classe de agressividade e a
qualidade do concreto (Tabela 7.1), incluindo a
relação água/cimento máxima e a classe de concreto
mínima (C20 a C40 para concreto armado, C25 a C40
para protendido). Também define o cobrimento
nominal da armadura em função da classe de
agressividade e tipo de estrutura (Tabela 7.2).
Cálculo da resistência de dosagem:
fcj = resistência média do concreto à compressão
para a idade de j dias
fck = resistência característica do concreto à
compressão aos j dias
Sd = desvio padrão da dosagem
A determinação do diâmetro máximo do agregado
graúdo deve seguir diversas restrições para garantir a
boa execução e desempenho do concreto, como ser
menor ou igual a 1,2 vezes o cobrimento nominal,
menor que 1/4 da menor distância entre as faces das
fôrmas, e outras proporções relacionadas à espessura
das lajes, espaçamento das armaduras e diâmetro da
tubulação (em caso de bombeamento).
Método de dosagem teórico
Este método é uma alternativapara engenheiros que
não possuem meios de realizar uma dosagem
experimental. Envolve as seguintes etapas:
Determinar a relação água/cimento (x) com base
na resistência de dosagem especificada,
utilizando a Lei de Abrams ou ábacos e
expressões.
 Determinar a relação água/materiais secos (H),
que para abatimentos entre 6 e 9 cm pode ser
obtida por tabelas.
Calcular a quantidade de agregado total no traço
(m).
Baseia-se no princípio de que o agregado graúdo
possui um volume de vazios a ser preenchido por
argamassa, além de uma argamassa adicional para
trabalhabilidade. Envolve as seguintes etapas:
Fixação da água/cimento:
Resistência de dosagem:
Determinação do consumo de água do concreto
(Cag) (L/m3):
Determinação do consumo de cimento (c):
Determinar as proporções de agregado miúdo (a)
e agregado graúdo (p) no agregado total,
utilizando uma tabela com valores de teor de
argamassa (α).
Converter o traço para quantidades por metro
cúbico (cimento, agregado miúdo, agregado
graúdo e água) e, se necessário, converter os
agregados para volume, utilizando as massas
específicas aparentes e as massas unitárias dos
agregados, além do coeficiente de inchamento da
areia.
Método de dosagem experimental ABCP
Determinação do consumo de agregados:
Agregado graúdo (Cb):
Determinação do Vc:
Agregado miúdo (Ca ou Cm):
Traço calculado:
O traço resultante deve ser testado em laboratório, e
correções são feitas para ajustar a trabalhabilidade
(mantendo a relação água/cimento constante) através
da adição de pequenas porções de materiais,
incluindo areia, água, cimento e, se aplicável, aditivos.
Produção 
Dosagem: A dosagem do concreto consiste em
determinar a proporção mais adequada e econômica
de cada material na composição da mistura, visando
obter as propriedades desejadas do concreto fresco e
endurecido.
Mistura: tem o objetivo de obter uma massa
homogênea onde todos os componentes estejam em
contato. Pode ser manual ou mecânica:
Amassamento manual: Indicado para obras de
pequena importância sem função estrutural, com
volume de cimento igual ou inferior a 100kg (2
sacos). Deve ser feito em superfície plana,
impermeável e resistente. As etapas incluem
espalhar a areia, adicionar o cimento, misturar
até uniformizar a cor, espalhar a mistura,
adicionar a brita e misturar, formar um monte
com coroa e, por fim, adicionar a água aos
poucos.
Amassamento mecânico: Realizado em
betoneiras, que são equipamentos com um
tambor ou cuba e pás. Os elementos importantes
são o tempo de mistura (para homogeneização) e
a velocidade de rotação (para evitar
centrifugação). A ordem de colocação dos
materiais na betoneira é: 100% da brita, parte da
água para umedecer, 100% do cimento, ligar a
betoneira para o cimento revestir a brita, 100% da
areia e, por último, o restante da água. Após
adicionar todos os materiais, a betoneira deve
girar por mais 3 minutos antes de usar o
concreto.
Transporte: O objetivo é levar o concreto do local de
mistura até o ponto de preenchimento das formas.
Pode ser classificado como:
Transporte Externo: Quando o concreto é trazido
de uma central de concretagem para a obra.
Transporte Interno: Quando o concreto é
movimentado dentro da própria obra até o local
de lançamento nas formas.
É crucial ter cuidado para evitar vibração
excessiva durante o transporte, pois isso pode
causar a segregação dos componentes do
concreto, comprometendo sua homogeneidade.
Além disso, o transporte deve ser rápido para que
o concreto não perca a trabalhabilidade
necessária para as etapas seguintes.
Lançamento: O lançamento do concreto consiste em
sua colocação nas formas, sendo crucial que o tempo
entre o amassamento e o lançamento não exceda de 1
a 2 horas. Para evitar a segregação dos materiais e
garantir a qualidade do concreto, alguns cuidados são
essenciais:
Preparação das formas: Devem estar limpas, sem
detritos e substâncias estranhas. Formas de
madeira precisam ser saturadas com água para
não absorver a umidade do concreto, e todas as
formas devem ser estanques para evitar a fuga da
nata de cimento.
Limitação do tamanho do agregado: Em concreto
bombeado, o tamanho máximo dos agregados
não deve ultrapassar 1/3 do diâmetro do tubo.
Restrições de movimentação: Evitar arrastar o
concreto por mais de 0,80 a 1 metro para não
perder argamassa.
Altura de lançamento: O concreto não deve ser
lançado de grandes alturas (máximo de 1,5 a 2
metros) para prevenir a segregação dos
componentes.
Lançamento em pilares: Nesses casos, o concreto
deve ser lançado lateralmente.
Plano de concretagem: O plano de concretagem
aborda as juntas e a necessidade de considerar o
projeto do escoramento e as deformações causadas
pelo peso do concreto fresco e cargas de serviço em
grandes estruturas. As juntas são classificadas em:
Juntas de Dilatação:
Permitem os
deslocamentos da
estrutura, como no
exemplo de "Estrutura 1"
e "Estrutura 2" separadas
por isopor.
Juntas de Construção: Realizadas de acordo com
as interrupções na execução da obra. Devem ser
planejadas previamente para estarem localizadas
em seções com menor solicitação.
Adensamento: O adensamento é a etapa que visa
eliminar o ar dos vazios presentes na massa de
concreto, devendo ser realizado durante e
imediatamente após o lançamento. Pode ser manual
ou mecânico. Independentemente do método, o
objetivo é prevenir a formação de "ninhos de
concretagem" e a segregação dos materiais.
Um adensamento bem executado melhora a
resistência mecânica, diminui a permeabilidade,
aumenta a resistência a intempéries e a aderência do
concreto à armadura.
Adensamento Manual: Utiliza barras de aço ou
pedaços de madeira como soquetes. Consiste em
aplicar choques repetidos em camadas de
concreto com espessura máxima de 15 a 20 cm,
ideal para concretos com slump de 5 a 12 cm. O
processo cessa quando uma camada lisa de
cimento aparece na superfície.
Adensamento Mecânico: É o método
recomendado para obras de médio e grande
porte. Pode ser realizado com vibradores de
imersão, vibradores externos ou de forma, mesas
vibratórias ou centrifugação.
Cura: conjunto de medidas para evitar a evaporação
prematura da água necessária para a hidratação do
cimento no concreto. É fundamental para garantir
qualidades como resistência mecânica,
impermeabilidade e resistência a agentes agressivos.
Recomenda-se realizar a cura nos primeiros 7 dias
após o lançamento do concreto, sendo ideal estendê-
la até o 14º dia para prevenir fissuras causadas pela
retração. Os métodos de cura mais comuns incluem:
Irrigação periódica da superfície: Molhar a
superfície exposta do concreto em intervalos
frequentes.
Recobrimento simples da superfície: Cobrir a
superfície com lonas ou sacos úmidos para evitar
a ação direta do sol e do vento.
Imersão: Método ideal (mas de aplicação restrita)
onde as peças são imersas em tanques de água,
ou lajes e pisos são cobertos com uma lâmina de
água.
Envolvimento ou recobrimento total da superfície:
Envolver as peças com plásticos ou papéis
impermeáveis para impedir a evaporação da
água.
Manutenção da umidade da forma: Utilizado em
peças onde a forma (de madeira ou material
absorvente) protege a maior parte da superfície,
molhando-a frequentemente para manter a
umidade.
Propriedades no estado endurecido
Resistência à compressão: principal característica do
concreto no estado endurecido, e sobre ela se baseiam
os cálculos estruturais. Embora o endurecimento
possa levar anos, o concreto atinge 75% a 90% de sua
resistência total aos 28 dias. Fatores que influenciam
a resistência à compressão incluem:
Relação água-cimento: Afeta a porosidade.
Idade: A resistência aumenta com o tempo devido
à hidratação do cimento.
Forma e graduação dos agregados: Agregados
rugosos ou britados e diâmetros maiores (com
menor relação água/cimento) podem aumentar a
resistência, mas agregados muito grandes podem
criar zonas de transição fracas.Tipo de cimento: Suas propriedades físicas,
químicas e adições.
Forma e dimensões dos corpos de prova: Cubos
apresentam maior resistência que cilindros (h =
2d), e cilindros maiores resultam em resistências
menores.
Velocidade de aplicação e duração da carga:
Maiores velocidades tendem a gerar resistências
mais elevadas.
Condições de cura: Manter umidade e
temperatura ideais por mais tempo aumenta a
resistência, pois acelera a hidratação.
A ABNT NBR 5738 (2015) estabelece os
procedimentos para moldagem e cura de corpos
de prova cilíndricos. A ABNT NBR 5739 (2018)
descreve o ensaio de compressão
Resistência à tração
Módulo de elasticidade: razão entre o gradiente de
tensão aplicado e o respectivo gradiente de
deformação específica.
Durabilidade: Capacidade do concreto de resistir à
ação do tempo, ataques químicos, abrasão e outras
ações de deterioração. Fatores que influenciam:
gressividade do ambiente, condições de exposição,
cobrimento das armaduras e manutenção das
estruturas.
Impermeabilidade: Relacionada à durabilidade, pois
um concreto impermeável impede o acesso de agentes
agressivos.
Variações volumétricas: São principalmente de
retração, mas também envolvem variações por
temperatura e deformação lenta (fluência)
Como Diminuir a Permeabilidade: Utilizar baixas
relações água/cimento (aumento do consumo de
cimento ou uso de aditivos redutores de água).