Aula 9 - Dosagem de Concreto
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CEULP/ULBRA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
CURSO DE DOSAGEM DE CONCRETOS
DOSAGEM DE CONCRETOS
QUALQUER DOIDO PENSA
QUE SABE FAZER CONCRETO...
O PIOR É QUE ELE FAZ!!!
Adam Neville (1986)
DOSAGEM DE CONCRETOS
Conceito
Conjunto de procedimentos adotados para a determinação da composição do concreto (traço), expressa pelas proporções relativas (massa ou volume) dos materiais constituintes.
DOSAGEM DE CONCRETOS
Objetivos
Encontrar a mistura mais econômica para a obtenção de um concreto com características adequadas às condições de serviço, empregando os materiais disponíveis.
DOSAGEM DE CONCRETOS
Requisitos
Trabalhabilidade
Resistência
Permeabilidade
Exposição Ambiental
Custo
DOSAGEM DE CONCRETOS
Fundamentos
Traço:
massa - 1 : a : b : a/c ou 1 : m : a/c
volume - 1 : a : b ou 1 : m
Mudança de traço:
massa/volume ou volume/massa - massa unitária
DOSAGEM DE CONCRETOS
Fundamentos
fck = resistências característica
fc28 = fck + 1,65 Sn (desvio padrão)
DOSAGEM DE CONCRETOS
Agregados miúdos:
granulometria / módulo de finura
massa específica e unitária
DOSAGEM DE CONCRETOS
Agregados graúdos:
granulometria / Dmáx
massa específica e unitária
DOSAGEM DE CONCRETOS
Dosagem não experimental: traço é fixado em bases arbitrárias,
definidas pela experiência ou tradição.
obras de pequeno porte.
Dosagem experimental: traço é fixado através de um estudo
teórico-prático, para obtenção da mistura mais econômica a ser feita com os materiais disponíveis e que forneça um concreto com características adequadas às condições de serviço.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
1o Passo - escolha do abatimento No momento da dosagem, o abatimento
deve ter sido determinado pelas exigências da construção. Deve-se observar que o abatimento deve ser especificado não por um valor mínimo, mas também ser fixado um limite máximo.
Isso é necessário para evitar segregação quando uma mistura sem um valor máximo especificado de abatimento se apresenta com excesso de água.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
1o Passo – Tipo de trabalhabilidade
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
2o Passo - escolha do máximo do agregado graúdo
Deve ser decidido pelo projetista estrutural, considerando as características geométricas das partes da estrutura e o espaçamento da armadura, ou alternativamente, por razões de disponibilidade.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Aspectos gerais:
máximo deve ser o maior possível -
diminui a quantidade de pasta necessária por unidade de volume de concreto;
máximo - menor dimensão entre as faces das fôrmas;
máximo - espessura das lajes;
máximo = ¾ menor espaço livre entre armaduras.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
3o Passo - estimativa dos teores de
água e ar incorporado
O teor de água necessário para se obter um determinado abatimento depende de diversos fatores:
do tamanho máximo, da forma, da textura e da granulometria dos agregados;
do uso de aditivos com propriedades plastificantes ou de redução de água;
da temperatura do concreto.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
A Tabela 2 apresenta os valores recomendados
pelo ACI 211.1-91.
Estes valores são para agregados angulosos bem conformados.
Com agregado graúdo arredondado (seixo), pode-se esperar uma redução do teor de água em cerca de 18kg/m3, no caso de concreto sem ar incorporado, e de 15kg/m3 em concretos com ar incorporado.
Os aditivos redutores de água e os superplastificantes reduzem significativamente os teores de água recomendados.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
4o Passo - estimativa da relação água/cimento
Há dois critérios para a fixação da relação água/cimento: resistência e durabilidade.
Quanto à resistência, deve haver uma diferença apropriada entre o valor médio pretendido e o valor “mínimo” especificado (depende do tipo de cimento). Quanto à durabilidade, a relação a/c pode ser estabelecida pelo projetista estrutural ou por uma norma de projeto. É fundamental que a relação água/cimento escolhida seja a menor dos dois valores obtidos a partir de considerações de resistência e de durabilidade.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
4o Passo - estimativa da relação
água/cimento
A Tabela 3 apresenta uma estimativa da relação a/c, em função da resistência de
dosagem do concreto.
A partir do fck (resistência definida em projeto), calcula-se o fcj (resistência de dosagem) pela expressão:
fcj = fck + 1,65*sd
Seven steps method (ACI 211.1-91)
4o Passo - estimativa da relação
água/cimento
Onde sd = desvio padrão, determinado experimentalmente ou adotado segundo a norma brasileira, que pode ser:
a) Controle rigoroso - sd = 4MPa
engenheiro residente na obra;
materiais medidos em massa;
determinar umidade dos agregados periodicamente.
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4o Passo - estimativa da relação
água/cimento
b) Controle razoável - sd = 5,5MPa
não se obriga engenheiro residente;
o cimento é medido em massa;
os agregados medidos em volume;
umidade determinada periodicamente.
c) Controle regular - sd = 7MPa
não se obriga engenheiro residente;
o cimento é medido em massa;
os agregados medidos em volume;
umidade estimada
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
5o Passo - cálculo do teor de cimento
Estimativa realizada a partir do consumo de água (passo 3) e da relação água/cimento (passo 4). No entanto se, devido à questão da durabilidade, houver um requisito de um valor limite de relação a/c, deve ser considerado o maior dos dois teores de cimento obtidos.
Exemplo:
A = 205 kg/m3
fck = 19MPa
sd = 5,5MPa
fcj28 = 28MPa
a/c = 0,57
C = 359,6 kg/m3
Seven steps method (ACI 211.1-91)
6o Passo - cálculo do teor de agregado
graúdo
Neste ponto se admite que o valor ótimo da relação entre o volume solto do agregado graúdo e o volume total do concreto depende somente do tamanho máximo e da granulometria do agregado.
A forma das partículas do agregado graúdo não entra diretamente nessa relação porque, por exemplo, um agregado graúdo britado tem um volume solto maior para uma mesma massa quando comparado com um agregado graúdo arredondado (seixo).
Seven steps method (ACI 211.1-91)
6o Passo - cálculo do teor de agregado
graúdo
O volume de agregado graúdo é automaticamente transformado em massa de agregado por metro cúbico de concreto multiplicando-se o valor da Tabela 4 pela massa unitária de agregado seco compactado, em kg/m3.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
6o Passo - cálculo do teor de agregado
graúdo
Exemplo:
Módulo de finura da areia = 2,60 (ensaio de granulometria da areia).
máximo do agregado graúdo = 19mm (ensaio de granulometria da brita).
Vagregado graúdo = 0,64m3/m3 de concreto.
Massa unitária do agregado graúdo = 1600kg/m3 (ensaio de massa específica do agregado graúdo).
Consumo de brita = 0,64 x 1600 = 1024 kg/m3.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
7o Passo - cálculo do teor de agregado
miúdo
Neste passo, a massa de agregado miúdo é a única quantidade desconhecida. O volume absoluto dessa massa pode ser obtido subtraindo o total dos volumes absolutos da água, do cimento, do ar incorporado e do agregado graúdo do volume do concreto, ou seja, 1m3.
Para cada material constituinte, o volume absoluto é igual à massa dividida pela massa específica do material (em kg/m3).
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Multiplicando-se o volume absoluto do agregado
miúdo pela respectiva massa específica, se tem a quantidade desse material em massa.
Como alternativa, a massa do agregado miúdo pode ser obtida diretamente subtraindo-se a massa total dos demais constituintes da massa da unidade de volume de concreto, se esta pode ser avaliada por experiência anterior. Na ausência de uma estimativa confiável da massa específica do concreto fresco, a primeira estimativa para um concreto médio, pode ser obtida da Tabela 5. Este procedimento é um pouco menos preciso do que o método dos volumes absolutos.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Ajuste das proporções da mistura
(experimental)
Devido às inúmeras hipóteses básicas expressas anteriormente nas considerações teóricas, o proporcionamento real dos materiais que serão efetivamente usados necessita ser confirmado e ajustado através de misturas experimentais em betoneira de laboratório.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
O concreto fresco obtido necessita ser ensaiado
medindo-se a trabalhabilidade através do slump teste, observando-se a ausência de segregação e exsudação. Corpos-de-prova, moldados e curados de acordo com as condições normalizadas também devem ser confeccionados para serem rompidos na idade especificada.
Quando uma das misturas satisfizer os critérios estabelecidos de trabalhabilidade e resistência, em geral após várias misturas experimentais, a proporção ideal obtida no laboratório deve ser transformada nas quantidades compatíveis com a capacidade de produção da betoneira do canteiro de obras.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Exemplo numérico:
Dosar um concreto com resistência característica de 20MPa aos 28 dias, para vigas de um edifício comercial, com taxa de armadura baixa, com cimento Portland comum. O diâmetro máximo do agregado, anguloso, bem conformado, é de 25mm, e sua massa unitária é 1600kg/m3 e massa específica de 2640kg/m3. O agregado miúdo disponível tem um módulo de finura 2,6, massa específica de 2580 kg/m3 e massa unitária de 1700kg/m3. Não será utilizado aditivo incorporador de ar. Massa específica do cimento = 3,15g/cm3 = 3150kg/m3.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
1o Passo - escolha do abatimento
Vigas com baixa taxa de armadura - TABELA 1 - slump = 70mm.
2o Passo - escolha do máximo
Foi especificado máximo do agregado graúdo de 25mm.
3o Passo - estimativa dos teores de água e ar incorporado
Tabela 2 - concreto sem ar incorporado, abatimento de 70mm, máximo do
agregado graúdo de 25mm - TABELA 2 - será necessário aproximadamente 193 litros de água para 1m3 de concreto.
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
4o Passo - estimativa da relação água/cimento
fck = 20MPa, controle razoável do processo de produção - fcj = 29MPa.
TABELA 3 - fcj = 29MPa, a/c = 0,55.
5o Passo - cálculo do teor de cimento
Teor de cimento - 193/0,55 = 351kg/m3
6o Passo - cálculo do teor de agregado graúdo
TABELA 4 - máximo do agregado graúdo de 25mm, areia com módulo de finura de 2,6 - volume de agregado graúdo adensado, por unidade de volume de concreto = 0,69. Como a massa unitária deste agregado é de 1600kg/m3, a massa de agregado graúdo será 1600 x 0,69 = 1104kg/m3 de concreto
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
7o Passo cálculo do teor de agregado miúdo
Para calcular a massa do agregado miúdo, é necessário
calcular antes o volume dos demais materiais. Os
volumes são obtidos como segue:
Volume de água = 193/1000 = 0,193m3
Volume absoluto de cimento = 351/3150 = 0,111m3
Volume absoluto de agregado graúdo = 1104/2640 =
0,418m3
Volume de ar aprisionado TABELA 2 1,5% =
0,015m3
Volume total de todos os materiais, exceto o
agregado miúdo = 0,737m3
Seven steps method (ACI 211.1-91)
7o Passo - cálculo do teor de agregado miúdo
Volume necessário de agregado miúdo = 1 – 0,737 = 0,263m3
Massa do agregado miúdo = 0,263 x 2580 = 678kg/m3
Resumo de consumo dos materiais
Água - 193 litros
Cimento - 351 kg
Agregado graúdo seco - 1104 kg
Agregado miúdo seco - 678 kg
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Portanto a massa específica do concreto é
o total dessas massas, ou seja, 2326kg/m3.
Traço em massa
Obtido dividindo-se o consumo dos materiais, pelo consumo de cimento (351kg).
1 : 1,932 : 3,145, a/c = 0,55
(cimento : agregado miúdo : agregado graúdo)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Traço em volume
Obtido dividindo-se a parcela dos agregados no traço em massa pela massa unitária (aparente) de cada agregado. O cimento permanece em massa (é fornecido em sacos de 50kg).
1 : 1,136 : 1,966, a/c = 0,55
(cimento em kg : agregado miúdo em litros : agregado graúdo em litros)
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Exemplo:
Dosar um concreto com resistência característica de 25MPa aos 14 dias, para pilares de um edifício residencial, com taxa de armadura baixa, com cimento Portland comum.
Dmáx = 9.5 mm, MF da areia = 3.7, concreto s/ ar incorporado
Cimento: mesp.=3.15
Areia: mesp.=2.63 e munit.=1.51
Brita: mesp.=2.76 e munit.=1.62
Seven steps method (ACI 211.1-91)
Exemplo:
Dosar um concreto com as seguintes características:
Dmáx = 25 mm, slump 5 +/- 1, a/c = 0.5, MF da areia = 2.4, concreto s/ ar incorporado
Cimento: mesp.=3.14
Areia: mesp.=2.6 e munit.=1.6
Brita: mesp.=2.7 e munit.=1.44