CONCRETO

PREPARO E CONTROLE

“O concreto armado é o melhor material que o homem encontrou até o momento.

O fato de que mediante ele pode obter-se praticamente qualquer solicitação,

aproxima-o do maravilhoso. Com ele não existem fronteiras para a fantasia criadora

no âmbito da construção”

Pier Luigi Nervi1891–1980

• Cimento

• Água

• Agregado Miúdo

• Agregado Graúdo

• Ar

COMPONENTES

Objetivo dos tecnologistas:estabelecer esta correlação

Concreto de uso corrente (rico)

Concreto magro

Proporção de materiais componentes do concreto

AGREGADOS

60% a 80% do volume

Origem: natural

artificial

Propriedades: Resistentes às ações mecânicas

Isento de substâncias estranhas (inerte)

Dimensões: Miúdos (# 0.0075 a 4,8 mm)

Graúdos (# 4,8 a 152 mm)

Resistente a esforços mecânicosCompressão (superior a pasta)Abrasão

AGREGADOS

ÍNDICES DE QUALIDADE

Substâncias nocivasTorrões de argilaMateriais carbonososMateriais pulverulentos

Impurezas orgânicas

CIMENTO

Material com propriedades adesivas e coesivas, capaz de ligar fragmentos de minerais entre si propiciando a formação de um outro material compacto.

Origem:

Gregos e romanos: usavam inicialmente calcário calcinado e posteriormente adicionaram areias, pedaços de cerâmica e pedras

Egípcios: já utilizavam gesso impuro calcinado

Os romanos usaram para argamassagem submersa cal com cinzas vulcânicas ou telhas de argila finamente moídas. Veio ser chamado posteriormente de cimento pozolânico em razão de cidade de Pozzuoli próximo ao Vesúvio

1849, Wilkison descobriu que o aço combateria as solicitações de tração no concreto

Origem:

1756, John Smeaton misturou pozolana ao calcário com elevada taxa de argila. Obteve material de dureza e cor similar às pedras da ilha de Portland.

1849. Joseph Monier descobriu que a resistência de vasos de plantas era maior se adicionasse barras de ferro na argamassa

1824, John Aspedin patenteou o processo de fabricação do cimento portland: calcário + argila clinker + gesso moído(1.200o)

Tipos de cimento Portland produzidos no Brasil

CPBnão estruturalCimento Portland Branco

Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação

estes cimentos são designados pela sigla original acrescida de “RS”. Ex. CP V-ARI-RS, CP III-32 RSestes cimentos são designados pela sigla original acrescida de “BC”. Ex. CP IV-32 BC

estrutural CPB – 32

Cimento Portland Resistente a Sulfatos

material carbonático (até 5%)

Cimento Portland de Alta Resistência Inicial

pozolana (15 – 50%)Cimento Portland Pozolânico

escória (35 – 70%)Cimento Portland de Alto-Forno

CP II F – 32CP II-F – 40

CP III – 32CP III – 40

CP IV – 32

CP V – ARI

filer (6 – 10%)

CP II-Z – 32pozolana (6 – 14%)

escória (6 – 34%)

Cimento Portland Composto

CP I-S – 32CP I-S – 40

CP II-E – 32CP II-E – 40

Escória, pozolana ou filer (até 5%)Cimento Portland Comum

Sigla Tipo – ClasseTipo de AdiçãoDenominação

Identificação rápida dos itens localizados na embalagem de cimento Portland

PASTA

Qualidade do concreto

Qualidade da pasta

• Relação A/C

• Tipo do cimento

• Cura

Reação água/cimento – resistência a compressão de cimentos brasileiros

Proporção adequada (?)

Água – 40% da massa do cimento para

hidratação completa

23% desta água é quimicamente

combinada

Condições de umidade, temperatura e tempo

Hidratação do cimento

Êxito:

Princípios de dosagem

• Máxima trabalhabilidade possível com menor

consumo de cimento e com menor relação

água/cimento.

• Melhor encaixe possível entre os agregados

graúdos (distribuição granulométrica contínua).

• Adequação da relação argamassa/concreto

RESISTÊNCIA DO CONCRETO

Tensão de Tração

Resistência a Compressão

NBR 5738 e NBR 5739 – moldagem e ensaio

Tensão de Ruptura

Resistência a Tração

NBR 7222 (Lobo Carneiro)

fc = PS

fts = 2PDL

Ensaio de tração simples por compressão diametral em corpos-de-prova cilíndricos

a) Cargas sobre o plano diametral do cilindro

Ensaio de tração simples por compressão diametral em corpos-de-prova cilíndricos

b) Distribuição das tensões

Variação entre as tensões de ruptura a 28 e a 7 dias com a relação água/cimento

Desenvolvimento da resistência dos cimentos brasileiros CP-I e CP-III com a idade

3 0,51 0,35

7 0,73 0,57

28 1,00 1,00

60 1,11 1,20

90 1,19 1,28

Idade(ј dias) CP-I CP-III

Coeficiente

PREPARO DO CONCRETO

1. Profissional responsável pelo projeto estrutural

Responsabilidades

• Resistência característica do concreto (fck)

• Condições de retirada de escoramento

• Aplicação de protensão

• Consumo mínimo de cimento

• Relação água/cimento

• Módulo de deformação estático mínimo na desforma.

2. Profissional responsável pela execução

Responsabilidades

3. Responsável pelo controle

• Proprietário ou responsável técnico

• Tipo de consistência do concreto

• Dimensão máxima característica do agregado

• Aceitação do concreto

• Racional e experimentalpara C15 ou superior

Modalidade de preparo do concreto

• Pelo executante da obra

• Por empresa de serviços de concretagem

Dosagem do concreto

• Empíricapara C10 (consumo mínimo de 300 kg cimento por m3)

• Concreto C: Massa específica 2000 a 2800 kg/m3

• Concreto CL: Massa específica < 2000 kg/m3

• O número corresponde ao valor da resistência característica do concreto a compressão (fck) expresso em MPa (Mega Pascoal)

Grupo I Classes C10, C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45, C50

Grupo II Classes C55, C60, C60, C80

Classes de Resistência do Concreto

Fcj = resistência a compressão na idade de J dias

Fck = resistência característica do concreto

Sd = desvio padrão de dosagem

Resistência de Dosagem

fcj = fck + 1,65 Sd

Preparo do Concreto

Cimento + agregado massa A C10 até C80 Água massa ou volume 4,0 MPa

Água corrigida em função umidade

Cimento massa C10 até C25 Água volume

Agregado massa combinada c/ volume

B Cimento massa 5,5, MPa C10 até C20 Água + agregado volume

Água corrigida através curva deinchamento

Cimento massa C C10 e C15 Água + agregado volume 7,0 MPa

Água corrigida através da umidadeestimada

Sd * (Qdo

desconhecido)Condição Classe de

aplicaçãoCritérios de Medidas

Sd conhecido

Condições: 20 resultados em 30 dias = mínimo 2,0 MPa

Curva de Gauss

Y% = densidade de probabilidade

fcj = resistência média a compressão dos C.P. na idade de j dias (efetiva).

fci = unidade de resistência a compressão.

fc = resistência a compressão do concreto.

fck = resistência característica do concreto a compressão.

S = desvio padrão.t = coeficiente que

depende de y%.

Onde:

Para as probabilidades de ocorrência de resultados abaixo de fc os valores de t serão:

Y% 20 15 10 5 1

t 0,842 1,036 1,282 1,645 2,326

Variações da resistência do concreto

A resistência de dosagem deve tomar como base a resistência característica do concreto a compressão (fck), devendo levar em conta a dispersão dos valores através do desvio padrão (S) e deve ser tal que garanta a probabilidade de que apenas 5% dos resultados caiam abaixo do fck de projeto.

fck = fck + 1,65 Sd

Variações da resistência do concreto

b) Variações apresentadas na resistência, causadas por variações do ensaio.

A grandeza das variações na resistência dos corpos de prova de concreto depende do grau de controle exercido sobre seus materiais componentes, da preparação do concreto e dos ensaios. As variações observadas na resistência podem ser identificadas como provindas de duas origens fundamentalmente diferentes.

a) Variações nas propriedades da mistura, responsáveis pela resistência do concreto.

Causas prováveis das variações

A -Materiais:- Variações na resistência do

cimento 16%- Quantidade total de água 10%- Agregados 20%

B -Mão de Obra:- Tempo e procedimento da mistura - 30%

C -Equipamentos:- Mistura inicial, carregamento - 10%

D -Procedimento de ensaio:- Coleta - 10%- Adensamento manual - 50%- Cura 40%- Remate (capeamento) - 30% para

concavidade- 50% para convexidade

- Ruptura 10%

Efeito provável máx. no resultado

CONTROLE DO CONCRETO

Ensaios de Resistência à Compressão e Formação de Lotes

Cada exemplar é constituído de dois corpos de prova (CP).

Amostragem

Volume de concreto 50 m3 100 m3

Número de andares 1 1

Tempo de concretagem 3 dias de concretagem1

Flexão simples

1 Este período deve estar compreendido no prazo total máximo de sete dias, que inclui eventuais interrupções para tratamento de juntas

Limites superioresSolicitação principal dos elementos da estrutura

Compressão ou compressão e flexão

Tipos de controle da resistência

1. Controle estatístico do concreto por amostragem parcial

2. Controle do concreto por amostragem total

3. Controle do concreto em casos excepcionais

Não se tomará valor menor que fckest = 6f1

1. Controle estatístico do concreto por amostragem parcial

No exemplares: Grupo I Mínimo de seis

Grupo II Mínimo de doze

• Cálculo para lotes 6 n < 20

fckest = 2 x - fm f1+ f2+ ... + fm-1

m - 1

f1 + f2 ... fm = valores da resistência e ordem crescente

n = número de exemplares

m >

n2

Valores de 6

2 3 4 5 6 7

A 0,82 0,86 0,89 0,91 0,92 0,94

B ou C 0,75 0,80 0,84 0,87 0,89 0,91

Condição de preparo

Nota: os valores de n entre 2 e 5 são empregados para os casos excepcionais.

8 10 12 14 16

A 0,95 0,97 0,99 1,00 1,02

B ou C 0,93 0,96 0,98 1,00 1,02

Número de exemplares (n)

1. Controle estatístico do concreto por amostragem parcial

• Cálculo para lotes n 20

fckest = fcm – 1,65 Sd

Sendo:f1 + f2 ... fm = valores da resistência e

ordem crescenten = número de exemplares

m >

fcm = resistência média dos exemplares do lote

Sd = desvio padrão do lote para n-1 resultados

n2

2. Controle do concreto por amostragem total

• Cálculo para n > 20fckest = f1 sendo i = 0,05 n

• Exemplares em todas amassadas

• Casos especiais a critério do RT da obra

• Cálculo para n 20fckest = f1

3. Controle do concreto em casos excepcionais

• 2 < n < 5fckest = f1

• Quando cada lote tem o máximo de 10 m3 de concreto

Exemplo de cálculo do fckest

• Tensão característica de projeto aos 28 dias:

fckest 20 MPa

• Amostragem do lote de concretagem:

12 exemplares

• Condição B de preparo do concreto

Resultados obtidos em laboratório (28 dias)

a b22,6 21,421,8 24,229,6 29,521,4 20,325,6 26,125,8 25,823,6 22,721,9 22,226,8 23,725,4 27,220,9 20,724,6 25,8

ordenados:20,9 = f1

21,4 = f2

22,2 =22,6 =23,6 = fm-1

24,2 = fm – f n/2

25,8 =25,8 =26,1 =26,8 =27,2 =29,6 = f12 - fm

primeira metade

dos menores

• Cálculo do fckest:

fckest = 2 - fm f1+ f2+ ... + fm-1

m - 1

fckest = 2 - 24,2 20,9+21,4+22,2+22,6+23,6

5

fckest = 20,0 MPa

• Não se tomará valor menor que:

fckest = 20,5 MPa

* Ou seja,

fckest = 6f1 = 0,98 . 20,9

fckest = 20,5 MPa

* Portanto, fckest > fck

Aceitação automática deste lote da estrutura.

Aceitação da Estrutura

1 - Revisão do Projeto (fckest = fck)

Aceita-se a estrutura quando:

(aceitação automática)

fckest > fck

E se ocorrer, fckest > fck ?

* Decisão a adotar:

Caracterizado que as condições de segurança são satisfeitas: Aceita-se a estrutura.

2 - Ensaios Especiais do Concreto

3 - Ensaio da Estrutura

Caso Contrário ?

* Toma-se uma das seguintes decisões:

1 - Aproveita-se a estrutura com restrições

2 - Reforça-se a estrutura

3 - Demole-se a parte condenada