3.2 – ASPECTOS GERAIS

Neville (1997) indica que trabalhabilidade deve ser definida como uma propriedade física do concreto isoladamente, sem referência às circunstâncias de um determinado tipo de construção. Para obter tal definição, é necessário considerar o que acontece quando o concreto está sendo adensado. Entende-se que o processo de adensamento consiste essencialmente na eliminação do ar retido no concreto até que seja obtida uma configuração o mais próximo possível da esperada pela composição estabelecida. Assim, o trabalho desenvolvido é aplicado para vencer o atrito entre as partículas constitutivas do concreto e também entre o concreto e a superfície da forma ou das armaduras. Tem-se então o atrito interno e o atrito superficial, respectivamente. Como o atrito interno é uma propriedade intrínseca da mistura, trabalhabilidade pode ser melhor definida “como a quantidade de trabalho interno necessária para produzir completa compactação ou adensamento”, segundo Glanville et al. (1947) apud Neville (1997).

A ASTM C 125 – 15a (2015) define trabalhabilidade de forma um pouco mais qualitativa: “propriedade determinando o esforço necessário para manipular uma determinada quantidade de concreto fresco com o mínimo de perda de homogeneidade da mistura”. Por outro lado, o ACI 116R-90, Cement and Concrete Terminology, define trabalhabilidade como: “a propriedade do concreto, ou argamassa,

pode ser misturado, lançado, adensado e acabado”. Outro termo utilizado para descrever o estado do concreto fresco é consistência. O ACI define consistência como sendo: “a mobilidade relativa ou capacidade do concreto, ou argamassa, fresco de apresentar fluidez”. Para o CAA mede-se pelo slump flow test e para o CC pelo slump test (Neville, 1997).

Neville (1997) coloca a necessidade de suficiente trabalhabilidade do concreto para obtenção de compactação que conduza a máxima densidade possível, por conta da relação entre o grau de compactação e a resistência resultante do concreto. A presença de vazios no concreto reduz fortemente sua resistência: 5% de vazios pode diminuir a resistência em aproximadamente 30%, e 2% de vazios pode resultar em uma queda de resistência de mais de 10%.

Soroka (2004) afirma que a trabalhabilidade é essencialmente determinada pela consistência e coesividade do concreto fresco. Então, para atingir-se a trabalhabilidade desejada, a consistência e a coesividade devem ser controladas. A desejada coesividade é alcançada através de proporções adequadas na composição estabelecida. Então, a trabalhabilidade é adicionalmente controlada apenas pela consistência. Esse é normalmente o caso e, na prática, apesar de não ser determinante, a trabalhabilidade é controlada através dos ensaios de espalhamento (CAA) e abatimento (CC).

Segundo Neville (1997), pasta de cimento fresco é um conjunto plástico de partículas de cimento na água, mas, após a pega da pasta, o seu volume aparente mantém-se aproximadamente constante. Em qualquer etapa da hidratação, a pasta endurecida consiste de: vários compostos de hidratos pobremente cristalizados referidos em geral

como gel; de cristais de Ca(OH)2; alguns componentes menores;

cimento não hidratado; e a água residual dos interstícios da pasta fresca. Estes vazios são chamados poros capilares, mas, dentro do próprio gel, existem espaços vazios intersticiais, chamados poros do gel. O diâmetro nominal dos poros do gel é de cerca de 3 nm, enquanto que os poros capilares são uma ou duas ordens de magnitude maiores. Na pasta hidratada têm-se duas classes distintas de poros representados esquematicamente na Figura 3.2, onde se pode observar um modelo

simplificado da estrutura da pasta: os pontos sólidos representam as partículas de gel; os espaços intersticiais são os poros do gel; os espaços indicados por C são os poros capilares. Os tamanhos dos poros do gel estão aumentados para permitir melhor visualização.

Figura 3.2: Visualização simplificada da estrutura da pasta (Neville, 1997).

Figura 3.3:Estudo básico

(De Schutter, 2012). Figura 3.4: Hidratação (De Schutter, 2012).

De Schutter (2012), em Hydration and microstructure, apresenta desenho esquemático que representa a interligação entre o desenvolvimento da hidratação e formação da microestrutura do concreto com os mecanismos de transportes de agentes agressivos ao concreto, dando lugar aos mecanismos de degradação que comprometerão a durabilidade desse concreto, conforme pode ser visualizado na Figura 3.3. Já a Figura 3.4 apresenta desenho esquemático representativo da hidratação do cimento.

Mecanismos de degradação Hidratação e desenv. da microestrutura Mecanismos de transporte Durabilidade

No seu trabalho, De Schutter (2012) constatou ser o cimento um ligante hidráulico onde as reações químicas levam ao endurecimento. Assim têm-se duas possíveis visões: processo de hidratação onde se observa mudanças na formação da estrutura e desenvolvimento de resistência; química, onde em nível microscópico verificam-se reações químicas e produtos dessas reações. No processo de hidratação, ocorre reação exotérmica com desenvolvimento de calor. Então, o calor de hidratação provocará aumento da temperatura do concreto. Na Figura 3.5 visualiza-se o processo de hidratação da pasta.

Figura 3.5: Visualização do processo de

hidratação (De Schutter, 2012). Figura 3.6: Visualização esquemática das composições de CAA e CC (De

Schutter, 2012).

Na Figura 3.6, De Schutter (2012) apresenta distribuição esquemática dos constituintes nas composições usuais de CAA e CC e apresenta as seguintes indagações: se grandes quantidades de materiais em pó causarão alterações nas reações de hidratação e na liberação de calor durante o processo de hidratação; se os modelos tradicionais de hidratação desenvolvidos para o CC são ainda aplicáveis para o CAA; se a modificação desses modelos é necessária e possível.

Então De Schutter (2012) realizou determinação experimental do calor de hidratação aplicando testes de hidratação isotérmicos através de condução calorimétrica. O estudo da geração de calor foi realizado sobre: pasta pura de cimento, CEM I 42.5 R, CEM I 52.5, CEM I 52.5 HSR LA (cimento de elevada resistência a sulfatos - HSR e conteúdo limitado de álcalis - LA); mistura de cimento e adições, calcárias e quartzito; sem aplicação de aditivos químicos; com

Figura 3.7: Resultados para 10o_C

(De Schutter, 2012) Figura 3.8: Resultados para 20

o_C

(De Schutter, 2012)

Tempo (horas) Tempo (horas)

temperaturas de 10 o_{C, 20} o_{C e 35} o_{C; resultado através de taxa de}

liberação de calor q (J/g_cimentoh) como uma função de tempo.

A Tabela 3.1 apresenta os constituintes e suas quantidades para as seis composições aplicadas nas determinações experimentais. As Figuras 3.7, 3.8 e 3.9, apresentam os resultados para as temperaturas

adotadas de 10 o_{C, 20} o_{C e 35} o_{C, respectivamente, com base nos}

resultados indicados na Tabela 3.1.

Unid. Comp. ₁ Comp. ₂ Comp. ₃ Comp. ₄ Comp. ₅ Comp. ₆

Cimento (c) g 7,5 6 4,5 4,5 3,75 2,5 Filer (p) g - 1,5 3 3 3,75 5 Água (a) g 3,75 3,75 2,25 3,75 3,75 3,75 (a/c) 0,5 0,6 0,5 0,8 1 1,5 (a/p) 0,5 0,5 0,3 0,5 0,5 0,5 (c/p) 1,0 0,8 0,6 0,6 0,5 0,3

Tabela 3.1 – Ensaios de hidratação isotérmicos (De Schutter, 2012).

As Figuras 3.10, 3.11 e 3.12, na sequência, apresentam resumo com alguns resultados obtidos por De Schutter em relação à diferença de comportamento das pastas de CC, sem fi ler calcário, e CAA, com fi ler calcário, na hidratação do cimento, na taxa máxima de produção de calor, e através de analisador termogravimétrico, respectivamente.

Figura 3.9: Resultados para 35o_C

(De Schutter, 2012)

Figura 3.11: Comparativo na taxa máxima de produção de calor (De

Schutter, 2012)

Figura 3.10: Comparativo na hidratação do cimento (De Schutter, 2012)

Figura 3.12: Comparativo usando analisador termogravimétrico (De

Schutter, 2012)

Tempo (horas)

Razão cimento/ligante

Tempo (horas)

Temperatura

Neville (1997) constatou que um aumento da fi nura do cimento aumenta a quantidade de gesso necessária para retardo adequado das

reações de hidratação, uma vez que em cimentos mais fi nos mais C₃A

estará disponível para a hidratação inicial. O teor de água de uma pasta de consistência normal é maior quanto mais fi no for o cimento, mas, inversamente, um aumento na fi nura do cimento melhora ligeiramente a trabalhabilidade da mistura do concreto. Esta anomalia pode ser devida, em parte, ao fato de que os testes de consistência da pasta de cimento e trabalhabilidade, medem diferentes propriedades da pasta fresca; também, ar acidental afeta a trabalhabilidade da pasta de cimento, e os cimentos de fi nura diferente podem conter diferentes quantidades de ar. Assim, entende-se que a fi nura é uma propriedade vital do cimento e deve ser cuidadosamente controlada.

Soroka (2004) descreveu esquematicamente na Figura 3.13 a formação da estrutura da pasta de cimento hidratada, onde o volume total dos produtos de hidratação do cimento atingem valores 120% maior que o volume do cimento não hidratado e, consequentemente,

o espaço entre os grãos de cimento decresce com o processo de hidratação. No entanto, durante algum tempo, os grãos permanecem separados por uma camada de água e a pasta mantém a sua plasticidade e trabalhabilidade. A Figura 3.13 complementa a Figura 3.1, anteriormente apresentada.

Figura 3.2: Visualização simplificada da estrutura da pasta (Neville, 1997).