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

Objetivo dos tecnologistas: 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:  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

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 clinker + gesso moído (1.200o)  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 CPB não estrutural Cimento 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 RS estes 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 – 32 CP II-F – 40 CP III – 32 CP III – 40 CP IV – 32 CP V – ARI filer (6 – 10%) CP II-Z – 32 pozolana (6 – 14%) escória (6 – 34%) Cimento Portland Composto CP I-S – 32 CP I-S – 40 CP II-E – 32 CP II-E – 40 Escória, pozolana ou filer (até 5%) Cimento Portland Comum Sigla Tipo – Classe Tipo de Adição Denominação

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

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

• Adequação da relação argamassa/concreto 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 fc = P S Tensão de Ruptura Resistência a Tração NBR 7222 (Lobo Carneiro) fts = 2P DL Tensão de Tração

Ensaio de tração simples por compressão diametral em corpos-de-prova cilíndricos a) Cargas sobre o plano diametral do cilindro

b) Distribuição das tensões 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

• Resistência característica do concreto (fck) 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.

• Tipo de consistência do concreto 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

• Pelo executante da obra • Por empresa de serviços de concretagem 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)

• Concreto C: Massa específica 2000 a 2800 kg/m3 Grupo I Classes C10, C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45, C50 Grupo II Classes C55, C60, C60, C80 Classes de Resistência do Concreto • 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)

fcj = fck + 1,65 Sd Resistência de Dosagem Fcj = resistência a compressão na idade de J dias Fck = resistência característica do concreto Sd = desvio padrão de dosagem

Preparo do Concreto Sd conhecido Cimento + agregado 4 massa A C10 até C80 Água 4 massa ou volume 4,0 MPa Água corrigida em função umidade Cimento 4 massa C10 até C25 Água 4 volume Agregado 4 massa combinada c/ volume B Cimento 4 massa 5,5, MPa C10 até C20 Água + agregado 4 volume Água corrigida através curva de inchamento C C10 e C15 Água + agregado 4 volume 7,0 MPa Água corrigida através da umidade estimada Sd * (Qdo desconhecido) Condição Classe de aplicação Critérios de Medidas Sd conhecido Condições: 20 resultados em 30 dias = mínimo 2,0 MPa

Curva de Gauss Onde: 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%. 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.

Efeito provável máx. no resultado 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

Compressão ou compressão e flexão CONTROLE DO CONCRETO Ensaios de Resistência à Compressão e Formação de Lotes 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 superiores Solicitação principal dos elementos da estrutura Compressão ou compressão e flexão Cada exemplar é constituído de dois corpos de prova (CP). Amostragem

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

• Cálculo para lotes 6  n < 20 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 > n 2 Não se tomará valor menor que fckest = 6f1

Número de exemplares (n) Valores de 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.

• Cálculo para lotes n  20 fckest = fcm – 1,65 Sd Sendo: 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 crescente n = número de exemplares m > fcm = resistência média dos exemplares do lote Sd = desvio padrão do lote para n-1 resultados n 2

• Exemplares em todas amassadas 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 = f1

• Tensão característica de projeto aos 28 dias: 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

primeira metade dos menores Resultados obtidos em laboratório (28 dias) a b 22,6 21,4 21,8 24,2 29,6 29,5 21,4 20,3 25,6 26,1 25,8 25,8 23,6 22,7 21,9 22,2 26,8 23,7 25,4 27,2 20,9 20,7 24,6 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 = 26,1 = 26,8 = 27,2 = 29,6 = f12 - fm primeira metade dos menores

• Cálculo do fckest: f1+ f2+ ... + fm-1 m - 1 fckest = 2 - fm 20,9+21,4+22,2+22,6+23,6 5 fckest = 20,0 MPa

Aceitação automática deste lote da estrutura. • Não se tomará valor menor que: fckest = 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 automática) 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