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ST 420. Materiais de Construo Civil II PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO Alberto Roland Gomes2011
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Propriedades do concreto endurecidoCimento
gua
ar3 %AreiaBritaProporo de materiais componentes do concreto de uso correntefator a/caditivos60 a 80 %
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Propriedades do concreto endurecido slido a partir da pega mudanasPropriedades
Concreto no estado plsticoPropriedades
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Propriedades do concreto endurecidoMuitas das propriedades dependem de cuidados no concreto fresco:
controle de produo; cuidados no transporte, lanamento, adensamento e cura.
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Propriedades do concreto endurecido Densidade Tempo de pega Resistncia esforos mecnicos Durabilidade Permeabilidade Resistncia ao fogo Deformaes
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Propriedades do concreto endurecidoDensidade
Para densidade do concreto, conforme norma, pode-se adotar o valor de 2 500 kg/m3 (armado) e para o concreto simples 2 400 kg/m3.
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Resistncia Mecnica Aps o inicio de pega a resistncia mecnica se desenvolve a taxas significativas;
O processo de endurecimento pode levar at 2 anos para ser completado;
Aos 28 dias o material apresenta entre 75% a 90 % da sua resistncia aos esforos mecnicos sendo este valor utilizado para dimensionamento das estruturas.
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia a esforos mecnicosResistncia a compresso
- a mais valorizada pelos projetistas;
- Relacionada s demais propriedades
- Nas construes, a confirmao da resistncia do concreto a compresso utilizado verificada por rompimento de corpos de prova aos 28 dias.
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R = P SCarga de rupturaResistncia compressoCorpo de provacilndricocbicoprismatico
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Resistncia trao por flexop = carga mxima aplicadal = distncia entre apoiosd= largura mdia na seo de rupturab = altura mdia na seo de ruptura
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Resistncia trao simples por compresso diametralNBR 7222/94
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Resistncia compresso NBR 5739/07
Condies de ensaio
Geometria e dimenses dos corpos de prova (relao 2). Grau de compactao (norma). Teor de umidade do concreto (mido). Velocidade de aplicao da carga (0,6 MPa/segundo). Distribuio de tenses.
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoFatores que influenciam as resistncias do concreto:
Relao gua/cimento Grau de hidratao do cimento Tipo de cimento Resistncia e mdulo de deformao do agregado Aderncia pasta-agregado Idade Compactao Condies de cura
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoInfluncia da relao a/c na resistncia
Para mesma hidratao a resistncia da pasta depende unicamente da relao a/c;
o fator a/c um dos principais fatores determinantes da resistncia da ligao pasta-agregado;
Na prtica a relao entre a resistncia compresso e a relao gua/cimento obtida experimentalmente.
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoFator a/c
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoFator a/c
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoInfluncia do grau de hidratao do cimentoUm centmetro cbico de um volume slido de cimento pode formar pelo menos dois centmetros cbicos de produtos de hidratao. O crescimento do volume dos slidos e a reduo de porosidade so as causas primrias do endurecimento e do desenvolvimento da resistncia do concreto.
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Hidratao do cimentoFonte: cimento Votoran
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoInfluncia do tipo de cimento
A finura e a composio qumica so fatores atuantes no endurecimento e na aquisio de resistncia da pasta.
Os gros mais finos so os primeiros a hidratar-se e, portanto, os que mais contribuem para as resistncias inicias;
Os compostos do cimento se hidratam a diferentes velocidades e tambm contribuem de maneira distinta para aquisio da resistncia mecnica
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoalitabelitaCompostos do cimento
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoInfluncia do agregado na resistnciaAderncia com a pastaTextura (rugosidade) e composio qumica
Resistncia do groFissuras se propagam mais nos concretos com agregados menos resistentes. Limita a resistncia mesmo com reduo da relao a/c.
Tamanho do groObservaes experimentais revelam prejuzo da resistncia, resultante da reduo de gua, com dimenso mxima acima de 38 mm (reduo da rea de aderncia e heterogeneidade).
Mdulo de deformaoMaior parcela de carga absorvida pelo agregado mais rgido, reduzindo o carregamento sobre a pasta e retardando a ruptura.
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoFatoragregado
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoInfluncia da idadeO aumento da resistncia do concreto com o tempo interessante quando se necessita verificar a viabilidade de utilizao da mistura antes dos 28 dias;
IdadeJ diasCP-32cj/c28AF-32 cj/c2830,510,3570,730,57281,001,00601,111,20901,191,28
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compressoInfluncia das condies de curaCura o nome dado aos procedimentos utilizados para favorecer a hidratao do cimento. Consiste no controle da temperatura e do movimento da gua de dentro para fora ou de fora para dentro do concreto;
Objetivamente a funo da cura manter o concreto saturado at que o espao ocupado pela gua da pasta do cimento tenha sido preenchido pelos produtos de hidratao do cimento
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Propriedades do concreto endurecidoresistncia compresso
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Adicionar gua acima da especificada no trao (relao gua/cimento) ; Ocorrncia de segregao, exsudao; Lanamento, adensamento aps o inicio de pega;
Demais fatores que afetam a resistncia do concreto
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Utilizao de vibradorreduo de atritoADENSAMENTOCompactao do concretoAumento da resistnciaVencendo o atrito123
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ADENSAMENTO
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Propriedades do concreto endurecidoDurabilidadeRepresenta a vida til do material fixada em norma.
Concreto material alcalino atacado por meios cidos. Aes mecnicas, fsicas e qumicas atuando de forma isolada ou combinada podem contribuir para a reduo da vida til do concreto.
A reduo da permeabilidade do concreto se impe como medida significativa para aumento da vida til das estruturas.
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Propriedades do concreto endurecido Durabilidade Diretrizes da Norma pertinentes a durabilidade
Usar concretos especficos para ambientes classificados quanto a agressividade;
Prever drenagem eficiente;
Evitar formas arquitetnicas e estruturais inadequadas;
Garantir cobrimentos de concreto apropriados para proteo das armaduras;
Controlar fissurao das peas(projeto e cura);
Definir um plano de inspeo e manuteno preventiva.
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Propriedades do concreto endurecido
Permeabilidade definida como a facilidade com que um fluido pode escoar atravs de um slido. O tamanho e a continuidade dos poros na estrutura do slido determinam a sua permeabilidade.
No concreto, a relao gua/cimento, granulometria dos agregados, tipo de cimento e cura so fatores que influenciam a permeabilidade.
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Concreto ao microscpio ptico capilares e poros Fonte: ABCP (2008)
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Propriedades do concreto endurecidoResistncia ao fogo O concreto incombustvel e no emite gases txicos quando exposto a altas temperaturas.
No caso de incndio capaz de manter a resistncia da estrutura por longos perodos permitindo o resgate de pessoas.
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Propriedades do concreto endurecidoResistncia abraso O termo abraso geralmente se refere a atrito seco entre superfcies causando desgaste e perda progressiva de massa na superfcie..
O desgaste superficial no concreto tambm pode ser causado pela ao abrasiva de fluidos contendo partculas slidas em suspenso, empregando-se o termo eroso para esta ao.
A avaliao da resistncia abraso do concreto efetuada por meio de testes normalizados.
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Propriedades do concreto endurecido Resistncia abrasoRecomendaes para aumento da resistncia abraso
Recomendado uso de concreto com resistncias acima de 28 MPa.
Ao menos o concreto da superfcie seja de alta qualidade (25 a 75 mm);
Uso de aditivos
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Propriedades do concreto endurecido Deformaes do concreto Retrao Retrao hidrulica ou de secagem: evaporao da gua livre; Retrao qumica ou retrao por hidratao do cimento ou retrao autgena; Retrao por carbonatao.
Deformaes por ao de carregamentos
Deformaes por ao de umidade ou de temperatura
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Propriedades do concreto endurecidoretrao por secagem ou retrao hidrulicaA retrao por secagem devida a evaporao da gua capilar que gera tenses capilares importantes nos poros remanescentes da pasta que ainda possuem gua. No concreto endurecido ocorre em ambiente com umidade relativa inferior a 100 %;
A perda de gua capilar considerada a principal causa da retrao. A gua de gel s perdida em ambientes com umidade relativa inferior a 11 %. A gua de hidratao que reagiu quimicamente, s perdida em ambientes com temperatura acima de 100 C.
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Fatores que afetam a retrao por secagem
a/cPara um dado consumo de cimento, um aumento na relao a/c implica na diminuio da resistncia do concreto,e, portanto, no seu mdulo de elasticidade (fase elstica);AgregadosOs agregados promovem restries deformao. O teor e o mdulo de deformao so os principais fatores;OutrosTempo e umidade, adies e aditivos, geometria da pea.
retraotensesfissuras
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Propriedades do concreto endurecidoretrao por hidratao do cimentoOcorre devido ao volume total dos produtos hidratados ser inferior a soma dos volumes de cimento anidro e de gua.
Pode ser incrementada pela remoo da gua capilar para hidratao do cimento anidro remanescente quando a gua livre j foi consumida.
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Propriedades do concreto endurecidoretrao por hidratao do cimentocalor de hidrataoA hidratao do cimento resulta em uma reao altamente exotrmica. A pea de concreto tende a equiparar a sua temperatura com com a do ambiente, resultando em um gradiente de resfriamento e uma consequente retrao trmica.
So fatores importantes para o calor de hidratao, o consumo, tipo e finura do cimento.
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Endurecimento do cimentoFonte: TCHNE 150
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Propriedades do concreto endurecidoretrao por carbonataoDecorre da reao do CO2 do ambiente com compostos hidratados do cimento.
A portlandita Ca(OH)2 o composto mais suscetvel carbonatao e o resultado de sua reao com o CO2 a deposio de CaCO3 (calcita) que tem volume molecular inferior ao hidrxido e evaporao gerada nesta reao;
Favorecida em concretos menos impermeveis.CO2
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Propriedades do concreto endurecidodeformaes por aes de cargasControle das deformaes para cargas de servio no projeto
Considerao e especificao do mdulo de deformao final.
Etapas crticas: desforma, retirada do escoramento e reescoramento
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Mdulo de deformao do concreto NBR 8522/2007Mdulo de deformao a relao entre a tenso aplicada e a deformao correspondente
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Mdulo de deformao do concretoO mdulo de deformao do concreto aumenta com o mdulo de deformao do agregado
Fatores contribuintes Rigidez do agregado Teor de agregado Zona de transio (agregado graudo pasta)Fonte: ABCP (2008)
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Mdulo de deformao do concretoMdulo de deformao
Podem ser obtidos o mdulo de deformao secante ou tangente., simulando a estrutura em diferentes situaes (planos de carga);
Produto concreto ou na desforma da laje (1 carregamento);
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Propriedades do concreto endurecidodeformaes por ao de cargasDeformaes instantneas (elsticas e plsticas)
Deformao lenta ou por flunciaResultante da ao lenta do carregamento que causa a movimentao da gua adsorvida no gel de CSH (silicatos clcicos hidratados) e capilares do concreto, bem como a transferncia de tenses entre a pasta e os agregados.
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Propriedades do concreto endurecidodeformaes por ao de cargasFlunciaFluncia ou deformao lenta a crescente deformao que o concreto sofre quando submetido a um carregamento constante, durante um perodo de tempo;
A deformao maior no incio e tende a um valor limite. parcialmente reversvel, caso a carga seja removida;
Decorre devido a movimentao de gua adsorvida nos capilares do concreto, que sob presso oriunda do carregamento, expulsa-a fazendo com que a estrutura se acomode.
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Propriedades do concreto endurecidodeformaes por ao de cargasFonte: LHERMITE (1967)
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Propriedades do concreto endurecidodeformaes por ao de cargasFonte: LHERMITE (1967)
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Propriedades do concreto endurecidodeformaes por influncia trmicaDilatao trmicaSob a influncia do calor, o concreto se dilata. Quando submetido ao frio se contrai. Coeficiente de dilatao trmica a relao entre a dilatao entre duas temperaturas e a diferena entre estas duas temperaturasdilataoVariao de temperatura= coeficiente de dilatao trmica 0,8 a 1,25 mm/m por 100 de variao trmica
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Propriedades do concreto endurecidodeformaes por umidadeInchamento por umidade
No caso do concreto ser mantido submerso h aumento de volume;
Variao depende da composio da gua ou do lquido em que o concreto mantido. Nos casos de gua potvel ou destilada o inchamento muito pequeno.
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Referncias BibliogrficasMEHTA P. K.; MONTEIRO P. J. M. Concreto ; estrutura, propriedade e materiais. So Paulo: PINI. 1999.
DURANTE R.; BARBOSA L. A. G. Concreto: qualidade, classificao e propriedades. Limeira: Centro Superior de Educao Tecnolgica UNICAMP. 2007. 31 p. Disponvel em www.ceset.unicamp.br
ASSOCIAO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Propriedades do concreto endurecido. So Paulo: ABCP, 2000.
ASSOCIAO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. So Paulo: ABCP, Apostila de curso. 2008.
ROBERT L. Ao p do muro. Brasilia: SENAI. 1967
Materiais de Construo Civil e Princpios de Cincia e Engenharia de Materiais. Isaia C.G. editor. So Paulo: IBRACON, 2007. Concreto: ensino e pesquisa. Isaia C.G. editor. So Paulo: IBRACON, 2005.