Livro Tecnologia do concreto - resumo PDF

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resumo capítulos do livro Tecnologia do concreto...

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RESUMO - TECNOLOGIA DO CONCRETO A.M. NEVILLE / J.J. BROOKS

CAPÍTULO 1 - Concreto como material estrutural Dois Materiais estruturais são bastantes utilizados: o aço e o concreto. As vezes se complementam e outras vezes competem entre si. O aço pode ser fabricado de forma rigidamente controlada, enquanto o concreto, por ser produzido em qualquer canteiro de obras, a situação é diferente, não há tanto controle, podendo ser obtido um concreto com qualidade a partir de uma empresa especializada. O concreto, no sentido mais amplo, é qualquer produto ou massa produzido a partir do uso de um meio cimentante. Geralmente, esse meio é o produto da reação entre um cimento hidráulico e água. Nesse sentido, o bom concreto é o que apresenta consistência boa e homogeneidade, sendo que deve ser satisfatório no seu estado endurecido e em seu estado fresco. No estado endurecido, é considerado como exigência os testes de resistência a compressão com resultados satisfatórios. No estado fresco, as exigências são de que a consistência seja propícia para que haja um correto adensamento no canteiro de obras. “Entretanto, também existem outras razões para preocupação com a resistência a compressão, já que várias propriedades do concreto estão relacionadas com ela, como: massa específica, impermeabilidade, durabilidade, resistência a abrasão, resistência ao impacto, resistência a tração, resistência a sulfatos e várias outras, mas não a retração e necessariamente a à fluência”.

CAPÍTULO 2 - Cimento Cimento Portland é o nome dado ao cimento obtido pela mistura intima de calcários, argila ou outros materiais silicosos, alumina e materiais que contenham

óxido de ferro. Essa mistura é queimada a temperatura de clinquerização, sendo o resultante dessa queima o clínquer moído. O processo de produção do cimento consiste em moer as matérias-primas cruas até a obtenção de um pó bastante fino e misturá-lo em proporções determinadas e queimá-los em um grande forno rotativo a temperatura próxima de 1400ºC. A essa temperatura, ocorre a sinterização e fusão parcial em forma de clínquer do material.

Após o resfriamento, o material recebe uma determinada

quantidade de gipsita (sulfato de cálcio), sendo novamente moídos e transformados em um pó extremamente fino. A mistura e a moagem das matérias-primas podem ser feitas com ou sem o uso de água (via seca ou via úmida). Os principais compostos do cimento estão listados na tabela: NOME DO COMPOSTO Silicato tricálcico Silicato dicálcico Aluminato tricálcico Ferroaluminato tetracálcico

COMPOSIÇÃO EM ÓXIDOS 3CaO.SiO2 2CaO.SiO2 3CaO.Al2O3 4CaO.Al2O3.Fe2O3

ABREVIATURA C3S C2S C3A C4AF

Além dos principais compostos, existem os secundários: MgO, TiO2, Mn2O3, K2O e Na2O. Os silicatos C3S e C2S são os compostos mais importantes pois são responsáveis pela resistência da pasta de cimento hidratada. Na realidade, os silicatos no cimento não são compostos puros, pois contém alguns óxidos secundários na solução sólida. Esses óxidos tem efeitos significativos no arranjo atômico, forma dos cristais e propriedades hidráulicas dos silicatos.  O componente C3A contribui quase nada para a resistência do cimento, exceto nas primeiras idades.  O C4AF não afeta significativamente, mas reage com a gipsita para formar sulfoferrito de cálcio e sua presença pode acelerar a hidratação dos silicatos.

CAPÍTULO 3 – Agregados

Cerca de 3/4 do volume do concreto é ocupado por agregados, sendo assim, a sua qualidade é de extrema importância. Os agregados não só limitam a resistência do concreto, como também suas propriedades afetam significativamente a durabilidade e o desempenho estrutural do concreto. Os agregados são classificados de acordo com: 

As dimensões: podem ser diferenciados por meio da passagem das peneiras em agregados graúdos ou miúdos;



Do ponto de vista petrográfico: podem ser divididos em vários grupos de rochas



Segundo a forma e a textura: podem ser classificados em arredondado, irregular, lamelar, anguloso, alongado, lamelar e alongado. Um agregado de textura mais áspera resulta em maior aderência entre as

partículas e a matriz de cimento, da mesma forma, a maior área superficial de agregados mais angulosos resulta em maior aderência, quanto mais liso, menor aderência. Quanto a resistência, deve-se considerar que deve ser maior que os valores normais de resistência do concreto em função de as tensões reais nos pontos de contato das partículas individuais poderem superar a tensão de compressão nominal aplicada. A tenacidade do agregado pode ser definida como a resistência do mesmo à ruptura por impacto, sendo que o ensaio pode ser em forma saturada ou superfície seca. Em relação à dureza, ou resistência ao desgaste, os testes de resistência são exigidos quando se trata do uso em rodovias e em pisos sujeitos a tráfego pesado. A massa especifica absoluta refere-se ao volume do material sólido excluindo todos os poros. Massa especifica é a relação entre a massa do agregado seco e seu volume excluindo os capilares. A massa especifica aparente é definida como a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, incluindo os poros permeáveis. Sendo assim, a massa específica é: D/(C – (B – D)) Onde D é a massa de agregado seco em estufa, C é a massa do recipiente com água e B é a massa do recipiente + amostra + água.

Massa unitária: a massa especifica refere-se somente ao volume de partículas individuais, e não é fisicamente possível compactar essas partículas de maneira que não existam vazios entre elas. Porosidade e absorção: porosidade, permeabilidade e absorção dos agregados influenciam na aderência entre eles e a pasta de cimento, na resistência do concreto ao gelo-degelo, bem como em sua estabilidade química, resistência à abrasão e massa específica. A quantidade e velocidade de penetração dependem do tamanho, da continuidade e do volume total de poros. Teor de umidade: como a absorção representa a água contida no agregado na condição saturado superfície seca, o teor de umidade pode ser definido como a água excedente a essa condição. Portanto, o conteúdo total de água de um agregado úmido é a soma da absorção e do teor de umidade. 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 orgânicas que interfiram no processo de hidratação.

CAPÍTULO 4 – Qualidade da água A qualidade da água é de fundamental importância, pois suas impurezas podem interferir na pega do cimento, afetar de forma negativa a resistência do concreto ou causar manchas ao longo de sua superfície, podendo ainda levar à corrosão das armaduras Água de amassamento: o critério de potabilidade da água não é absoluto, pois a água potável pode ser inadequada como água de amassamento quando contiver uma alta concentração de sódio e potássio. Como regra, qualquer água com pH (grau de acidez) entre 6,0 e 8,0, sem sabor salino ou salobro é adequada ao uso, e a coloração escura ou odor não necessariamente implicam em dizer que existem substâncias deletérias.

Água de cura: a água de amassamento geralmente também é adequada para cura. É essencial que a água seja isenta de substâncias que ataquem o concreto endurecido. Ensaios em água: um forma de verificar a adequação da água para o amassamento é compara o tempo de pega do cimento e a resistência de cubos de argamassa utilizando a água em questão com os resultados obtidos com a utilização de água deionizada ou destilada.

CAPÍTULO 5 – Concreto fresco Trabalhabilidade: pode ser definida como a quantidade de trabalho interno útil necessário à obtenção do adensamento total. O trabalho interno útil é uma propriedade física inerente do concreto, e é o trabalho ou energia exigido para vencer o atrito interno entre as partículas individuais do concreto. Alguns fatores podem afetar a trabalhabilidade, como o teor de água da mistura. - Quanto maior a massa específica, maior a resistência a compressão do concreto; - Quanto maior o número de vazios, menor a massa específica e consequentemente a resistência. Coesão e segregação: é essencial que não ocorra segregação para que seja possível obter um adensamento máximo. Dessa forma, a coesão é o fato de o concreto não segregar, já a segregação, pode ser definida como a separação dos constituintes de uma mistura heterogênea de modo que sua distribuição não seja mais uniforme. Exsudação: é a forma de segregação a qual parte da água da mistura tende a migrar para a superfície do concreto recém-lançado. Os ensaios de trabalhabilidade são: - abatimento do tronco de cone; - ensaio de fator de compactação; - ensaio Vebe;

- ensaio de espalhamento; - ensaio de penetração de bola.

CAPÍTULO 6 – Resistência do concreto É possível considerar o concreto como um material frágil, apesar dele apresentar uma pequena plasticidade aparente devido a ruptura sob cargas de curta duração ocorrer com deformação total relativamente baixa. O concreto é utilizado principalmente para explorar sua boa resistência a compressão, e deve-se analisar a abordagem da mecânica da fratura para um material em estado duplo ou triplo de tensões e compressão uniaxial. Porosidade: a pasta de cimento fresca é uma rede plástica de partículas de cimento dispersas em água, mas, uma vez que a pega tenha ocorrido, seu volume aparente ou total permanece aproximadamente constante. Embora a porosidade seja um fator fundamental atuante sobre a resistência, na prática é uma propriedade difícil de ser determinada ou calculada, pois o grau de hidratação não é facilmente determinado.

CAPÍTULO

7

–

Mistura,

transporte,

lançamento

e

adensamento do concreto. Betoneiras: a operação de mistura consiste essencialmente na rotação ou agitação com o objetivo de cobrir toda a superfície das partículas de agregados com pasta de cimento e misturar todos os componentes do concreto até obter uma massa uniforme. Betoneira basculante (ou eixo inclinado): a descarga é rápida e sem segregação, de maneira que são equipamentos adequados para misturas de baixa trabalhabilidade e para queles que contêm agregados de grandes dimensões. Betoneira não basculante: devido a baixa velocidade de descarga, pode ocorrer alguma segregação, com parte do agregado graúdo sendo descarregado no final.

Betoneira planetária (ou eixo vertical): o concreto é totalmente misturado e lâminas raspadeiras garantem que não reste argamassa aderida aos lados. Betoneira de tambor duplo: utilizada algumas vezes em obras rodoviárias.

Tempo de mistura: depende do tipo e tamanho da betoneira, da velocidade de rotação e da qualidade da mistura dos ingredientes durante o carregamento da betoneira. Lançamento e adensamento: são interdependentes e

executadas quase

simultaneamente. Existem técnicas para o lançamento, como fôrmas deslizantes, concretagem com tubo tremonha, concreto projetado, concreto com agregados précolocados e concreto compactado com rolo. O adensamento tem como objetivo remover a maior quantidade possível de ar aprisionado, de modo que o concreto endurecido tenha um mínimo de vazios, e, consequentemente, seja resistente, durável e de baixa permeabilidade.

CAPÍTULO 8 – Aditivos É possível alterar algumas das propriedades do cimento por meio da incorporação de uma adição, um aditivo para cimento ou para concreto. Aditivos aceleradores: aceleram o endurecimento ou o desenvolvimento da resistência inicial do concreto, como por exemplo o carbonato de sódio, utilizado para promover a pega imediata do concreto projetado. Retardadores de pega: retarda a pega do concreto medida pelo ensaio de penetração, úteis em concretagem com clima quente, onde o tempo normal de pega é diminuído pela alta temperatura, e na prevenção da formação de juntas frias entre camadas sucessivas. Redutores de água (plastificantes): são utilizados para obter uma resistência mais elevada pela redução da relação água/cimento, para obter a mesma trabalhabilidade pela redução do teor de cimento, bem como para reduzir o calor de hidratação em

concreto massa, e para aumentar a trabalhabilidade de modo a facilitar o lançamento em locais inacessíveis. Superplastificantes: são os mais eficientes aditivos redutores de água. São utilizados para produzir concreto fluido em situações nas quais é necessário o lançamento em locais inacessíveis, em pisos ou lajes, ou onde é necessário um lançamento muito rápido.

CAPÍTULO

9

–

Problemas

de

temperatura

em

concretagem Clima quente: uma temperatura do concreto fresco mais elevada que o normal resulta em uma hidratação do cimento mais rápida e leva, portanto, a pega acelerada e menor resistência em longo prazo do concreto endurecido. Concreto massa: quando grandes volumes de concreto simples (não armado) são lançados, existe o risco de fissuração térmica devido à restrição a retração no resfriamento a partir de uma temperatura de pico causada pela hidratação do cimento. Concretagem em clima frio: os problemas vêm da ação do congelamento no concreto fresco. Se o concreto que ainda não tiver entrado em pega congele, a água do amassamento se transforma em gelo e ocorre um aumento do volume total de concreto.

CAPÍTULO 10 – Cura do concreto Cura normal: a cura em temperatura normal deve manter o concreto saturado ou próximo, até que os espaços da pasta de cimento fresca, inicialmente preenchidos com água, sejam ocupados até um nível desejado pelos produtos de hidratação do cimento. A necessidade da cura vem do fato de que a hidratação do cimento somente pode ocorrer em capilares preenchidos com água, sendo essa a razão da prevenção da perda de água pelos poros.

Métodos de cura: - em concretos com pequena relação superfície/volume, a cura pode ser favorecida pela lubrificação e umedecimento das formas antes da moldagem - em grandes superfícies horizontais, como pavimentos rodoviários, a perda de água antes da pega deve ser evitada, sendo assim, é necessário usar uma cobertura suspensa sobre a superfície do concreto. Quanto maior a temperatura do concreto no lançamento, maior o desenvolvimento da resistência inicial, mas menor a resistência a longo prazo.

CAPÍTULO 11 – Outras propriedades da resistência do concreto Resistência a compressão X resistência a tração Existe uma relação próxima, mas não diretamente proporcional, pois a relação depende do nível de resistência do concreto. Em geral, a relação entre as resistências à compressão e tração é menor quanto maior for a resistência à compressão. Os diferentes métodos e ensaio fornecem resultados numéricos diferentes, ordenados como segue: tração direta < tração por compressão diametral < tração na flexão. Fadiga Podem acontecer dois tipos de ruptura por fadiga no concreto. Na primeira, a ruptura ocorre sob um carregamento de longa duração próximo, mas menor que a resistência sob um carregamento crescente. O segundo tipo de ruptura ocorre sob carregamento cíclicos ou repetitivos e é conhecido simplesmente como fadiga. Resistência ao impacto Tem grande importância para estacas de concreto cravadas, em fundações de máquinas que exerçam cargas instantâneas, bem como em situações que exista a

possibilidade de impacto, como em movimentações de elementos de concreto prémoldado. Resistência a abrasão A superfície do concreto pode estar submetida a vários tipos de desgaste por abrasão, como movimentos de arraste e deslizamentos que podem causar atritos, e em casos de estruturas hidráulicas, a ação de partículas sólidas abrasivas carregadas pela água em geral causam abrasão do concreto. Aderência a armadura A resistência da aderência entre a armadura e o concreto vem principalmente do atrito e da adesão. A aderência é afetada tanto pelas propriedades do aço quanto do concreto e pela movimentação relativa devido as variações de volume. Não é facilmente definida, mas pode ser determinada por meio do ensaio de arrancamento.

CAPÍTULO 12 – Elasticidade e fluência Elasticidade O comportamento elástico do concreto será classificado segundo os vários tipos de comportamento elástico dos materiais de construção. A definição e elasticidade pura é que a deformação aparece e desaparece imediatamente na aplicação e remoção da tensão. Alguns fatores podem afetar o módulo de elasticidade, como o corpo de prova úmido e as propriedades do agregado. Fluência É definida como o aumento da deformação sob uma tensão mantida constante ao longo do tempo após terem sido consideradas outras deformações dependentes do tempo, não associadas com a tensão, ou seja, retração, expansão e deformações térmicas. Devido o agregado ser mais rígido que a pasta de cimento, o papel dele é restringir a fluência na pasta de cimento, sendo esse efeito dependente do módulo de elasticidade do agregado e sua proporção volumétrica. A fluência do concreto aumenta a deflexão de vigas de concreto armado, e , em alguns casos, pode ser um parâmetro crítico no projeto. Em pilares de concreto

armado, a fluência resulta em uma transferência gradual da carga do concreto para a armadura.

CAPÍTULO

13

–

Deformação

e

fissuração

sem

carregamento Retração e expansão A retração tem sua causa na perda de água por evaporação ou pela hidratação do cimento, e também pela carbonatação. A redução do volume, ou seja, deformação volumétrica é 3 vezes a contração linear, e na prática mede-se a retração simplesmente como uma deformação linear. Suas unidades, portanto, são mm por mm normalmente expressa por 10^-6 A retração plástica é maior quanto maior for a velocidade de evaporação da água, que por sua vez depende da temperatura do ar, da temperatura do concreto, da umidade relativa do ar e da velocidade do vento. Retração por secagem A saída do concreto endurecido mantido ao ar não saturado causa a retração por secagem um aparte desse movimento é irreversível e deve ser diferenciado da parte reversível ou movimentação de umidade. O concreto se for deixado secar ao ar, em uma determinada umidade relativa, e em seguida colocado em água (ou umidade mais alta), ele irá expandir devido a absorção de água pela pasta de cimento. Entretanto, em toda retração por secagem inicial é recuperada, mesmo após um longo armazenamento em água. Para a faixa usual de concretos, a movimentação de umidade reversível (ou expansão por molhagem) representa cerca de 40% a 70% da retração por secagem, mas isso depende da idade antes do início da primeira secagem....