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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 Nervi 1891–1980


COMPONENTES • Cimento • Água • Agregado Miúdo • Agregado Graúdo • Ar Objetivo dos tecnologistas: estabelecer esta correlação


Proporção de materiais componentes do concreto Concreto de uso corrente (rico)

Concreto magro


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)


AGREGADOS ÍNDICES DE QUALIDADE Resistente a esforços mecânicos Compressão (superior a pasta) Abrasão Substâncias nocivas Torrões de argila Materiais carbonosos Materiais 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:  Egípcios: já utilizavam gesso impuro calcinado  Gregos e romanos: usavam inicialmente calcário calcinado e posteriormente adicionaram areias, pedaços de cerâmica e pedras  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


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

 1849. Joseph Monier descobriu que a resistência de vasos de plantas era maior se adicionasse barras de ferro na argamassa  1849, Wilkison descobriu que o aço combateria as solicitações de tração no concreto


Tipos de cimento Portland produzidos no Brasil Denominação

Tipo de Adição

Sigla Tipo – Classe

Escória, pozolana ou filer (até 5%)

CP I-S – 32 CP I-S – 40

escória (6 – 34%)

CP II-E – 32 CP II-E – 40

pozolana (6 – 14%)

CP II-Z – 32

filer (6 – 10%)

CP II F – 32 CP II-F – 40

Cimento Portland de Alto-Forno

escória (35 – 70%)

CP III – 32 CP III – 40

Cimento Portland Pozolânico

pozolana (15 – 50%)

Cimento Portland de Alta Resistência Inicial Cimento Portland Resistente a Sulfatos Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação

material carbonático (até 5%)

Cimento Portland Branco

estrutural não estrutural

Cimento Portland Comum

Cimento Portland Composto

CP IV – 32 CP V – ARI

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


Identificação råpida 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


Hidratação do cimento

Êxito: Proporção adequada (?) Água – 40% da massa do cimento para hidratação completa 23% desta água é quimicamente combinada Condições de umidade, temperatura e tempo


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 Resistência a Compressão NBR 5738 e NBR 5739 – moldagem e ensaio Tensão de Ruptura

fc =

P S

Resistência a Tração NBR 7222 (Lobo Carneiro) Tensão de Tração

fts =

2P πDL


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 resistĂŞncia dos cimentos brasileiros CP-I e CP-III com a idade

Idade (Ń˜ dias)

Coeficiente CP-I

CP-III

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


PREPARO DO CONCRETO Responsabilidades 1. Profissional responsável pelo projeto estrutural

• • • • • •

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.


Responsabilidades 2. Profissional responsável pela execução

• Tipo de consistência do concreto • Dimensão máxima característica do agregado • Aceitação do concreto 3. Responsável pelo controle

• Proprietário ou responsável técnico


Modalidade de preparo do concreto

• Pelo executante da obra • Por empresa de serviços de concretagem Dosagem do concreto

• Racional e experimental para C15 ou superior

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


Classes de Resistência do Concreto Grupo I

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

Grupo II

Classes C55, C60, C60, C80

• 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)


Resistência de Dosagem

fcj = fck + 1,65 Sd

Fcj = resistência a compressão na idade de J dias Fck = resistência característica do concreto Sd

= desvio padrão de dosagem


Preparo do Concreto Condição

A

Classe de aplicação

C10 até C80

Critérios de Medidas

Cimento + agregado  massa Água  massa ou volume Água corrigida em função umidade

Sd * (Qdo desconhecido)

4,0 MPa

Cimento  massa C10 até C25 Água  volume Agregado  massa combinada c/ volume

B C10 até C20

C

C10 e C15

Cimento  massa Água + agregado  volume Água corrigida através curva de inchamento Cimento  massa Água + agregado  volume Água corrigida através da umidade estimada

5,5, MPa

7,0 MPa

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


Curva de Gauss Onde:

Y% fcj fci fc fck S t

= densidade de probabilidade = resistência média a compressão dos C.P. na idade de j dias (efetiva). = unidade de resistência a compressão. = resistência a compressão do concreto. = resistência característica do concreto a compressão. = desvio padrão. = coeficiente que depende de y%.

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


Causas prováveis das variações A -Materiais: - Variações na resistência do cimento - Quantidade total de água - Agregados

Efeito provável máx. no resultado ± 16% ± 10% ± 20%

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

- 30%

C -Equipamentos: - Mistura inicial, carregamento

- 10%

D -Procedimento de ensaio: - Coleta - Adensamento manual - Cura - Remate (capeamento) concavidade - Ruptura

- 10% - 50% ± 40% - 30% para - 50% para convexidade ± 10%


CONTROLE DO CONCRETO Ensaios de Resistência à Compressão e Formação de Lotes Solicitação principal dos elementos da estrutura Limites superiores

Flexão simples

Volume de concreto

50 m3

100 m3

Número de andares

1

1

Tempo de concretagem 1

Compressão ou compressão e flexão

3 dias de concretagem 1

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

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


Tipos de controle da resistĂŞncia

1. Controle estatĂ­stico do concreto por amostragem parcial

2. Controle do concreto por amostragem total

3. Controle do concreto em casos excepcionais


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 f1 + f2 ... fm n m>

n 2

f1+ f2+ ... + fm-1 m-1

- fm

= valores da resistência e ordem crescente = número de exemplares

Não se tomará valor menor que fckest = ψ6f1


Valores de ψ 6 Condição de preparo

Número de exemplares (n)

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

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

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


1. Controle estatístico do concreto por amostragem parcial

• Cálculo para lotes n ≥ 20 fckest = fcm – 1,65 Sd Sendo: f1 + f2 ... fm n

n m> 2 fcm Sd

= valores da resistência e ordem crescente = número de exemplares

= resistência média dos exemplares do lote = desvio padrão do lote para n1 resultados


2. Controle do concreto por amostragem total

• Exemplares em todas amassadas • Casos especiais a critério do RT da obra • Cálculo para n ≤ 20 fckest = f1

• Cálculo para n > 20 fckest = f1

sendo i = 0,05 n

3. Controle do concreto em casos excepcionais

• Quando cada lote tem o máximo de 10 m3 de concreto • 2<n<5

fckest = Ψδf1


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 laboratĂłrio (28 dias) a 22,6 21,8 29,6 21,4 25,6 25,8 23,6 21,9 26,8 25,4 20,9 24,6

b 21,4 24,2 29,5 20,3 26,1 25,8 22,7 22,2 23,7 27,2 20,7 25,8

ordenados: 20,9 = f1 21,4 = f2 22,2 = 22,6 = 23,6 = fm-1 24,2 = fm â&#x20AC;&#x201C; f n/2 25,8 = 25,8 = 26,1 = 26,8 = 27,2 = 29,6 = f12 - fm

primeira metade dos menores


โ€ข Cรกlculo do fckest: fckest = 2

f1+ f2+ ... + fm-1 m-1

- fm

20,9+21,4+22,2+22,6+23,6 fckest = 2 - 24,2 5

fckest = 20,0 MPa


• Não se tomará valor menor que: fckest = ψ 6f1 = 0,98 . 20,9 fckest = 20,5 MPa

* Ou seja,

fckest = 20,5 MPa

* Portanto, fckest > fck Aceitação automática deste lote da estrutura.


Aceitação da Estrutura Aceita-se a estrutura quando:

fckest > fck (aceitação automática)

E se ocorrer,

fckest > fck

?

* Decisão a adotar: 1 - Revisão do Projeto (fckest = fck) 2 - Ensaios Especiais do Concreto 3 - Ensaio da Estrutura Caracterizado que as condições de segurança são satisfeitas: Aceita-se a 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



Concreto