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1 2151 – CONCRETOS ESPECIAIS CONCRETO PROJETADO Prof. Dr. PAULO SÉRGIO DOS SANTOS BASTOS (wwwp.feb.unesp.br/pbastos) UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA UNESP.

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1 – CONCRETOS ESPECIAIS CONCRETO PROJETADO Prof. Dr. PAULO SÉRGIO DOS SANTOS BASTOS (wwwp.feb.unesp.br/pbastos) UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA UNESP - Campus de Bauru/SP FACULDADE DE ENGENHARIA Departamento de Engenharia Civil

2 2 CONCRETO PROJETADO FONTE: Luiz Roberto Prudêncio Jr., Concreto projetado. Concreto, Ensino, Pesquisa e Realizações, São Paulo, Ed. Geraldo Cechella Isaia, IBRACON, 2005, pp

3 3 CONCRETO PROJETADO Definição: concreto com dimensão máxi- ma de agregado superior a 4,8 mm, transportado por uma tubulação e projetado, sob pressão, em elevada velocidade, sobre uma superfície, sendo compactado simultaneamente.

4 4 É usado principalmente no revestimento de obras subterrâneas e taludes e no reparo de estruturas, por dispensar o uso de fôrmas e proporcionar grande velocidade nas opera- ções de lançamento e adensamento do concreto. CONCRETO PROJETADO

5 5 Reflexão: relação em massa do concreto que não adere e a massa total lançada à superfície de projeção. Isso faz com que o concreto aplicado difere do concreto que abasteceu a máquina de projeção. Primeiro equipamento concebido em 1908, para construir réplicas de animais pré- históricos (museu em Chicago). CONCRETO PROJETADO

6 6 Construído em 1912 um reservatório de água de 24 m de diâmetro (argamassa projetada). Em 1947 surgiram primeiras máquinas a rotor, similar aos equipamentos atuais. Surgiram primeiros equipamentos via úmida, onde o concreto é pré-misturado com água, e após é projetado. CONCRETO PROJETADO

7 7 Evolução a partir de 1962: materiais e equipamentos. Materiais: sílica ativa, metacaulim, fibras de aço e sintéticas (náilon e polipropileno), cimentos, aditivos aceleradores e redutores de água (plastificantes e super). Equipamentos: automação (robôs) e siste- mas computadorizados. CONCRETO PROJETADO

8 8 Via seca e Via úmida. Via seca: aglomerante e agregados são misturados e lançados na máquina de projeção. A introdução da água ocorre no bico de projeção. Via úmida: aglomerante, agregados e água são misturados previamente ao abasteci- mento na máquina de projeção. PROCESSOS DE PROJEÇÃO

9 9 Equipamentos: máquinas a rotor. Cimento e agregados são introduzidos na cuba, caem preenchendo uma câmara do rotor em movimento, recebe ar comprimido que a pressuriza. O material segue para o mangote. Na ponta do bico é introduzida a água com aditivo, controlada pelo mangoteiro. Via Seca

10 10 Ajuste de ar e água é empírico. Por isso exige-se mangoteiro experiente. Distância do alvo: 1,5 m. Ajuste da água: a maior quantidade possível (aumenta a resistência do concreto à compressão). Motivo: melhor adensamento, que expulsa o ar e compensa maior relação a/c. Via Seca

11 11 Projeção perpendicular ao alvo, para reduzir reflexão e aumentar compacidade do concreto. Projeção com movimentos circulares ou pendulares. Via Seca

12 12 Vantagens: - projetar a longas distâncias da máquina (melhor abastecimento da máquina); - concreto mais resistente e compacto (melhor controle da água durante o processo de aplicação); - bom para revestimento primário devido à flexibilidade do processo. Via Seca

13 13 Desvantagens: - alto nível de reflexão (10 a 35 % paredes verticais, 20 a 50 % teto); - formação de poeira; - qualidade muito dependente da experiên- cia da mão-de-obra; - concreto tende a ser mais heterogêneo. Via Seca

14 14 Dominante na Europa. Uso crescente no Brasil, devido ao aditivo superplastificante – concretos de grande compacidade e resistência à compressão (50 MPa). Uso em revestimentos secundários de túneis devido à baixa reflexão (< 10 %) e alta produtividade com robôs. Via Úmida

15 15 Equipamentos: de fluxo denso e fluxo aerado. Fluxo denso: bombas a pistão - concreto lançado na cuba é transportado dentro do mangote pela bomba. O ar comprimido e o aditivo são injetados no bico de projeção. Comprimento do mangote de 80 a 100 m. Reflexão baixa: < 5 %. Via Úmida

16 16 Fluxo aerado: bombas a rotor – difere do via seca apenas pelo concreto lançado na bomba ser plástico. Permite via seca também. Para não ocorrerem entupimentos e pulsações: mangotes com comprimento < 30 m, evitar curvas no percurso. Via Úmida

17 17 Cimento: qualquer tipo. ARI muito utilizado no Brasil. Cimentos muito finos podem ser benéficos na via úmida (maior coesão) e prejudiciais na via seca (reagem com a umidade da areia e o tempo de utilização diminui). Materiais

18 18 Agregados: resistentes, limpos e não alongados. ACI 506-R-90 indica três faixas granulo- métricas. Dimensão máxima < 10, 12 e 19 mm. Graduação com 12 mm é a mais utilizada. Via Úmida no Brasil: areia (MF = 2,4 a 3,2) e pedrisco com 9,5 mm. Materiais

19 19 Aditivos: imprescindível. Redutores na via úmida (teor de argamassa elevado – requer mais água). Aceleradores na via seca e úmida para aplicação em paredes verticais e tetos. Resistência mais rápida para túneis. Materiais

20 20 Moldada placa 60 x 60 x 16 cm para extração de cp testemunhos. Ensaio de consistência pela agulha de Proctor – para controlar a consistência do concreto projetado. Feito imediatamente após a projeção do concreto, e em intervalos. Determinação da evolução das resistências a baixas idades pelo penetrômetro de profun- didade constante Ensaios/Normas

21 21 Determinação da evolução das resistências a baixas idades pelo penetrômetro de energia constante. Diversas normas brasileiras – consultar. Ensaios/Normas

22 22 Via seca: não é um concreto plástico, de modo que suas propriedades não depen- dem tanto de a/c, e sim mais da compacidade. Via úmida: características muito seme- lhantes ao concreto convencional. a/c é fundamental. Métodos de Dosagem

23 23 Dosar um concreto projetado é buscar o atendimento dos requisitos básicos de projeto – resistência à compressão e trabalhabilidade (consistência de proje- ção) – a um custo mínimo, sem, no entanto, esquecer as características exigidas pelo equipamento de projeção nem as do próprio processo, como a reflexão. Métodos de Dosagem

24 24 Cinco etapas: 1) Composição dos agregados e definição do teor de argamassa ideal a) determinar a proporção relativa entre areias (duas) e brita que melhor se enquadre nas faixas prescritas pelo ACI 506-R-90 (ver Quadro 1). Métodos de Dosagem – Via Seca

25 25 b) projetar uma placa-teste, com equipamen- to e mão-de-obra reais, com traço piloto (1:4 – cimento:agregados), conforme NBR (1994). Avaliar reflexão, textura superficial, determinar consistência pela agulha de Proctor (valores entre 2,5 e 5 MPa), determinar água/mat.secos por secagem em frigideira (NBR 13044, 1994). Métodos de Dosagem – Via Seca

26 26 Se reflexão > 20 % (NBR 13354) ou textura muito grosseira, aumentar teor de argamassa e/ou quantidade de areia mais fina, e repetir tudo. Métodos de Dosagem – Via Seca

27 27 2) Moldagem das placas para construção do diagrama de dosagem a)moldar duas placas-teste com traços 1:3 e 1:5, com água/mat.secos constante; b)extrair 3 cp testemunhos (D = 75 mm) por ensaio de resistência (7 e 28 dias). Métodos de Dosagem – Via Seca

28 28 3) Construção do diagrama de dosagem e determinação do traço preliminar a)com resultados dos ensaios de resistência, construir o diagrama de dosagem. Métodos de Dosagem – Via Seca

29 29 Fig. 8 Métodos de Dosagem – Via Seca

30 30 b) fazer os ajustes necessários para considerar os efeitos do aditivo acelerador na resistência de dosagem (há fórmula para isso); c) entrar no diagrama e determinar m preliminar correspondente. Métodos de Dosagem – Via Seca

31 31 4) Estudo do efeito do aditivo acelerador a)com o traço preliminar moldar mais três placas com três teores de aditivo acelerador; b)extrair cp para ensaios (7 e 28 dias); Métodos de Dosagem – Via Seca

32 32 c) nas placas, monitorar a evolução das resistências iniciais e construir gráfico. Fig. 9 Métodos de Dosagem – Via Seca

33 33 5) Determinação do traço final a)com gráfico de resistências iniciais (Fig. 9), determinar o teor mínimo de aditivo; b)Verificar, via fórmulas, se o teor de aditivo atende às necessidades de resistência aos 7 e 28 dias). Métodos de Dosagem – Via Seca

34 34 O tipo de equipamento empregado influencia decisivamente nas característi- cas da mistura no estado fresco. No caso de fluxo aerado empregam-se concretos com abatimentos maiores (entre 14 e 22 cm), para facilitar preenchimentos das câmaras do rotor. Métodos de Dosagem – Via Úmida

35 35 No caso de fluxo denso (bombas a pistão), a propriedade fundamental é a coesão para evitar a segregação dentro do mangote. Fatores importantes no fluxo denso: teor de argamassa, presença de adições, curva granulométrica e forma dos grãos dos agregados. Possível trabalhar com abatimentos menores (entre 8 e 12 cm). Métodos de Dosagem – Via Úmida

36 36 1) Estabelecimento do consumo de cimento da mistura e definição do traço piloto Há necessidade de finos para facilitar o bombeamento (cimento entre 400 a 500 kg/m 3 ). a) partir do traço piloto 1:3,7:0,5 (cimento:agregados:água); Métodos de Dosagem – Via Úmida

37 37 b) trabalhar com duas areias e uma brita, e atender faixas do ACI 506-R-90 (buscar granulometria uniformemente distribuída para fluxo denso, para facilitar bombea- mento); c) fazer concreto com aditivo plastifi- cante, e ajustar se necessário para alcançar abatimento para bombeamento. Moldar cp. Métodos de Dosagem – Via Úmida

38 38 Alterar para aditivo superplastificante se necessário. Ajustar coesão (alterando proporção entre areias, e/ou substituir parte do cimento por material fino (sílica ativa, metacau- lim, etc.). Métodos de Dosagem – Via Úmida

39 39 2) Produção das misturas adicionais necessárias à construção do diagrama de dosagem a) com mesmo traço fazer duas novas misturas variando a/c (0,4 e 0,6) e aditivo plastificante. Moldar cp e ensaiar; Métodos de Dosagem – Via Úmida

40 40 3) Construção do diagrama de dosagem e determinação do traço preliminar a) no diagrama, determinar a/c; Fig. 10 Métodos de Dosagem – Via Úmida

41 41 4) Estudo do efeito do aditivo acelerador e da projeção a) com traço preliminar moldar três placas com diferentes teores de aditivo acelera- dor, e monitorar as resistências iniciais; O aditivo deve endurecer o concreto minutos após a projeção, e garantir o não desplacamento das camadas de concreto recém-lançadas. Métodos de Dosagem – Via Úmida

42 42 5) Determinação do traço final Com a quantidade mínima de aditivo acelerador e a resistência de dosagem correspondente, tira-se a/c no diagrama de dosagem, bem como o teor de aditivo plastificante. Podem ser necessários pequenos ajustes no campo. Métodos de Dosagem – Via Úmida

43 43 Revestimentos em túneis na segunda pista da Imigrantes; Túnel sob a Av. Faria Lima; Vários outros. Obras e Pesquisas


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