Considerações iniciais

Há uma diferença entre os volumes inicial e final de um concreto. Essa diferença é devida à perda de água mais a variação de volume em função das reações químicas. Tão logo as reações químicas de hidratação do cimento Portland iniciam, um processo de mudança volumétrica começa a ocorrer. Na figura 6, encontra-se esquematizada a mudança volumétrica que ocorre entre o início do processo – contato inicial do cimento com água – e o final do estado fresco no tempo de fim de pega.

41 Figura 6: Esquema da mudança volumétrica ocorrida em um concreto nas primeiras 24 horas (adaptado de KRONLÖFF et al., 1995)

As mudanças ocorridas nas primeiras 24 horas do concreto, após o contato do cimento e água, referem-se ao adensamento e retração (KRONLÖFF et al., 1995; ESPING, 2007). O adensamento, que provoca uma mudança volumétrica no sentido vertical, diz respeito ao fenômeno de sedimentação das partículas sólidas imersas na água, como é o caso do concreto. A matéria sólida formada pelas partículas de cimento Portland e agregados tende a ocupar níveis cada vez mais próximos da superfície inferior de um elemento de concreto devido à forças gravitacionais (POWERS, 1960; RADOCEA, 1992). Com as partículas sólidas em sedimentação, a água passa a ocupar níveis mais próximos da superfície superior do elemento moldado (MEHTA e MONTEIRO, 2005). Dessa forma, com a saída dessa água que ascende à superfície, o elemento de concreto passa a ter menor dimensão na direção vertical em relação à dimensão inicial antes da moldagem. Esse fenômeno ocorre somente antes de se atingir o tempo de início de pega, isto é, antes da formação da rede capilar inicial (POWERS, 1960).

Após o tempo de início de pega, com o surgimento de um esqueleto sólido ordenado e de um sistema de poros inicial, o mecanismo de controle das possíveis mudanças volumétricas, ou retração total, passa a ser controlado por um conjunto de efeitos interconectados, conforme o organograma da figura 7.

KOVLER e ZHUTOVSKY (2006) explicam que a retração do concreto é uma deformação permanente dependente do tempo, e a sua medição é somente em um ambiente com temperatura constante numa amostra sem carregamento e sem restrição.

Agregado Ar incorporado C imento e água de hidratação Água livre Contração devido à hidratação Evaporação Agregado Ar incorporado Cimento hidratado Água Retração horizontal e Ade nsamento

42 Figura 7: Organograma dos mecanismos de governo da retração total

Há dois principais fatores que provocam a retração plástica nas primeiras idades do concreto (BARCELO et al., 1999): retração por evaporação, relativa à perda de água do concreto no estado fresco; e retração por reações químicas e hidratação, que resulta em retração autógena e/ou retração química.

A retração conhecida como química refere-se à redução volumétrica devido às reações do cimento Portland ou aglomerante com a água, em que o volume final da mistura é menor do que o volume inicial considerando-se os volumes individuais dos constituintes.

Já a retração autógena é uma retração do volume externo do elemento de concreto moldado, sem restrição, que ocorre em condições isotérmicas, isto é, sem diferencial de temperatura, em que a amostra (elemento) está selada sem que haja possibilidade de perda de água do interior do concreto, ou seja, sem troca de matéria alguma com o ambiente como, por exemplo, a evaporação da água ascendida por exsudação. Ela se origina da retração química com envolvimento do efeito da restrição interna da estrutura de sólidos – agregados – e da contração dos poros capilares vazios.

Caso o elemento moldado de concreto não seja isolado, permitindo a perda da água que sobe à superfície por exsudação, é conveniente que a retração que se esteja medindo seja considerada retração plástica por secagem, ou simplesmente retração plástica.

O mecanismo da retração plástica pode ser entendido como uma relação tensão-deformação, a qual surge da ação de um tipo particular de esforço na superfície de um material plástico, a taxa

43 de carregamento é determinada não somente pelas condições climáticas em torno do material, mas também por suas propriedades físicas (RADOCEA, 1992).

Segundo alguns autores, há uma consideração de análise do concreto, dentro das primeiras 24 horas, bastante pertinente para o entendimento da retração plástica (HOLT, 2001; MEHTA e MONTEIRO, 2005; ESPING e LÖFGREN, 2005).

Afirma-se que o concreto atravessa 3 fases de estruturação interna distintas, segundo a figura 8: a) fase plástica: estado em que o concreto possui comportamento visco-elástico e ainda é

trabalhável, antes de atingir o tempo de início de pega;

b) fase semiplástica: ocorre após o início da pega, com o concreto começando a formar o esqueleto sólido auto-portante, numa fase de transição do fluido para o rígido;

c) fase rígida: após o fim de pega, com o desenvolvimento da resistência mecânica e a continuidade da hidratação. 1. Plástica 2. Semi-plástica 3. Rígida Água Grãos de cimento Hidratos sólidos Poros/vazios de ar Grãos sólidos (agregado/fíler)

Figura 8: Ilustração do desenvolvimento estrutural da microestrutura do concreto (adaptado de ESPING, 2007)

Dessa forma, o termo retração plástica refere-se às fases a e b, até o fim da pega (NEVILLE, 1981; HOLT, 2001; MINDESS et al., 2002).

HOLT (2001), num estudo com argamassa utilizando um elemento selado e não selado, com dimensões tipo uma laje plana, propõe ainda mais algumas considerações importantes sobre as

44 fases que transcorrem desde o contato primeiro da água com as partículas de cimento Portland e o tempo de fim de pega. A autora inicia comentando que o ponto, após o estabelecimento do esqueleto sólido inicial, em que o concreto pode suportar os esforços de retração na secagem, é de aproximadamente 2 horas (figura 9).

Tempo Pega Pega + 2 horas R et ra çã o

Figura 9: Fim da retração por secagem pelo endurecimento do concreto após o tempo de pega (adaptado de HOLT, 2001)

As fases propostas da retração plástica horizontal medida são:

a) estágio inicial (30-90 minutos): há limitação do equipamento utilizado devido às forças que regem o adensamento vertical;

b) estágio controlado pela exsudação (90 minutos-4 horas): influenciado por uma possível absorção da água exsudada por uma pequena sucção capilar. Em retração autógena, esse fato causa expansão;

c) estágio controlado pela pressão capilar (> 4 horas): após a água exsudada ter sido evaporada ou absorvida, a pressão capilar desenvolve-se, sendo essa pressão a causadora da retração;

d) estágio controlado pela temperatura I (5-8 horas): as reações de hidratação do cimento Portland podem ocasionar expansão térmica, sendo esta possível de ultrapassar a retração causada pela pressão capilar, do estágio C;

e) estágio controlado pela temperatura II (> 8 horas): com o fim das reações iniciais de hidratação do cimento Portland, há um resfriamento que poderá causar retração.

45 Em relação ao fenômeno que origina a retração plástica, alguns autores exploraram o tema e hoje se tem um consenso quanto a sua causa fundamental.

É sempre importante ressaltar que a retração que ocorre nas primeiras idades do concreto, seja ela plástica, autógena ou química, ou a combinação entre elas, tem se tornado um problema significativo por tender a provocar o surgimento de fissuras nas estruturas. Algumas condições, tais como redução do diâmetro máximo do agregado, aumento da quantidade de finos incorporados, presença de aditivos químicos que tenham efeito retardador, aumento da quantidade de aglomerantes, deficiência da etapa de cura, contribuem para esse problema.

A fissuração por retração plástica não é uma deficiência física, mas um efeito de uma seqüência complexa de sobreposição de deformações que ocorrem no concreto (ESPING, 2007). Caso a retração não seja uniforme ou se houver restrição, esforços de tração são desenvolvidos, podendo resultar em fissuras, já que o concreto tem ainda baixa resistência.