De acordo com a EFNARC (2005), o concreto é classificado como autoadensável se cumprir com os seguintes requisitos (propriedades) no estado fresco: habilidade de preenchimento; habilidade passante; resistência à segregação.
A habilidade de preenchimento consiste na capacidade do concreto autoadensável de fluir dentro da fôrma e preencher todos os espaços passando por entre as armaduras sem obstrução do fluxo ou segregação (DOMONE, 2009; LIU, 2009; GOMES; BARROS, 2009).
A habilidade de passante consiste na capacidade do CAA de passar por entre as armaduras e seções estreitas sem que haja obstrução do fluxo. Os mecanismos que governam essa propriedade são: viscosidade da pasta e da argamassa e as características dos agregados. Havendo presença de segregação essa propriedade dificilmente será atendida (GOMES; BARROS, 2010).
A resistência à segregação é a propriedade que caracteriza a capacidade do CAA de se manter homogêneo durante as etapas de mistura, transporte e lançamento, sem que ocorra segregação por afundamento dos agregados ou ascensão da água de mistura (exsudação) no concreto colocado nas fôrmas (REPETTE, 2011).
Outras propriedades têm sido tomadas como importantes no estado fresco do CAA, tais como: robustez e retenção da trabalhabilidade. Robustez se refere à capacidade do CAA manter suas propriedades no estado fresco em função da qualidade e quantidade dos materiais constituintes e, também, das condições climáticas. Retenção de trabalhabilidade refere-se ao período de duração das propriedades frescas (LIU, 2009; FEYS, SCHUTTER; 2016).
Kasemchaisiri e Tangermsirikul (2008) afirmam que a manutenção da autoadensabilidade do CAA deve durar entre 60 a 90 minutos, sendo esse tempo necessário para o transporte e lançamento do concreto. A perda da autoadensabilidade ou trabalhabilidade pode ser devida à interação do aglomerante com aditivo superplastificante, por isso se faz necessário avaliar a compatibilidade desses materiais (KHAYAT, 1999). Concretos com altos teores de C3A (maior que 9%) tendem a perder a trabalhabilidade mais rapidamente. Com relação à temperatura,
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quanto mais alta ela for, mais rápida será a perda de trabalhabilidade. O aumento da temperatura pode promover o deslocamento da água livre na mistura para hidratação das partículas de cimento, assim contribuindo para reduzir a fluidez da mistura cimentícia (MALHOTRA, 1981; RONCERO, GETTU, 1998; KLEIN, 2008; GOLASZEWSKI et al., 2016).
2.2.2 Parâmetros físicos que influenciam a trabalhabilidade
Normalmente, a trabalhabilidade do concreto é ajustada por meio da variação de parâmetros como teor de água, teor de cimento, proporção de agregados, teor de finos no total de agregados, adição mineral, adição de superplasticante e assim por diante.
Diferentes combinações desses parâmetros poderiam resultar em diferentes níveis de trabalhabilidade do concreto por meio de tentativas e erros a ponto de chegar no nível de trabalhabilidade desejado. No entanto, essa forma empírica de alcançar a trabalhabilidade, torna-se inviável quando se trata de um concreto mais complexo como, por exemplo, os concretos de alto desempenho e autoadensável. Estes concretos possuem uma maior quantidade de materiais envolvidos, tais como, as adições minerais e os aditivos químicos que levam a aumentar as combinações entre os parâmetros supracitados. Esses parâmetros influenciam a trabalhabilidade do concreto de forma ainda não tão clara (FUNG, 2010).
Diante disso, um grupo de pesquisadores chineses tem defendido investigar os mecanismos básicos que regem a trabalhabilidade do concreto, a fim de desvendar o significado físico subjacente de cada parâmetro. Esse grupo defende que a densidade de empacotamento e a área superficial dos sólidos do sistema de partículas são as duas características físicas de maior relevância no controle da trabalhabilidade ou da autoadensabilidade de diferentes materiais cimentícios (KWAN, WONG, 2008; KWAN, FUNG, 2009; FUNG, 2010; KWAN, LI, 2012; KWAN, MCKINLEY, 2014).
A densidade de empacotamento do sistema de partículas sólidas é a razão do volume absoluto pelo volume aparente das partículas. Em outras palavras, é o volume total de partículas sólidas que pode ser preenchida em um volume unitário. Defende-se que a densidade de empacotamento dos sólidos constituintes do concreto pode impor um efeito significativo no desempenho do concreto e, por isso, deve ser considerado na dosagem do concreto. O papel da densidade de empacotamento no desempenho do concreto pode ser exemplificado em dois
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níveis. O nível macroscópico, que no concreto seria a composição de agregados e a pasta de cimento. Os agregados possuem dimensões que podem variar 75 µm e alcançar valores maiores que 10 mm, 20 mm ou 40mm. As partículas de dimensão média preenchem os vazios entre as partículas de maior dimensão, enquanto as partículas menores preenchem os vazios das partículas médias. O preenchimento sucessivo dos vazios por partículas de menor tamanho pode reduzir o volume de vazios e aumentar a densidade de empacotamento dos agregados. Com relação à pasta de cimento, pode-se afirmar que a pasta preenche primeiramente os vazios entre os agregados e o seu excesso lubrifica todo o concreto, contribuindo para aumentar a densidade de empacotamento da mistura, além de melhorar a trabalhabilidade que, por sua vez, conduz para um melhor adensamento da peça concretada. Esta teoria sobre pasta excedente foi desenvolvida por Powers (1968). Nesse sentido, recentes trabalhos sobre tecnologia do concreto enfatizam a importância da distribuição granulométrica dos agregados, a ponto de influenciar na densidade de empacotamento dos agregados (CASTRO, PANDOLFELLI, 2009; OLIVEIRA, 2013).
No nível microscópico, tem-se a pasta de cimento que pode ser considerada como uma composição de grãos de aglomerantes (cimento Portland, escória de alto forno, cinza volante etc) e água. Nesse caso, as dimensões das partículas variam entre 1µm a 75µm e o mecanismo de preenchimento dos vazios é semelhante ao preenchimento sucessivo no nível macroscópico. Inicialmente a água preenche os vazios do volume total de material aglomerante e a água excedente lubrifica a pasta de cimento. Com uma determinada quantidade de água pode-se chegar a uma elevada densidade de empacotamento que, por sua vez, pode refletir na melhora da trabalhabilidade e até mesmo na resistência mecânica e durabilidade do concreto. Isso pode ser considerado como uma extensão da teoria da pasta excedente em nível microscópico (KWAN, WONG, 2008; KWAN, FUNG, 2009; FUNG, 2010; KWAN, LI, 2012).
O estudo da influência da densidade de empacotamento de partículas sólidas sobre a trabalhabilidade do material cimentício ainda carece de entendimento (KWAN, FUNG, 2009; ISAIA 2011). A principal razão para isso se deve às dificuldades encontradas na determinação da densidade de empacotamento de materiais aglomerantes (KWAN, WONG, 2008).
A área superficial total do sistema de partículas sólidas também é um parâmetro físico que influencia de forma significativa a trabalhabilidade do concreto (GALLIAS et al.,2000). A
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explicação para isso vem sendo defendida pela influência do teor de finos na mistura cimentícia, o qual pode ser o grande responsável de controlar a demanda de água envolta das superfícies dos agregados a ponto de manter a trabalhabilidade a um nível considerável (MINDESS et al., 2003). Não é possível estudar o efeito da área especifica dos sólidos sem considerar o efeito simultâneo da densidade de empacotamento ou vice-versa (KWAN, FUNG, 2009; FUNG, 2010).
O efeito combinado da densidade de empacotamento e da área específica dos sólidos pode ser expresso em termos da espessura do filme de água que reveste as partículas sólidas. Esta película de água é conhecida como WFT (water film thickness), que promove a dispersão das partículas sólidas dos materiais componentes do concreto e a redução de atrito entre elas, conforme está apresentado na Figura 1. Esse parâmetro é defendido como sendo capaz de governar as propriedades no estado fresco de diferentes materiais cimentícios (KWAN, WONG, 2008; KWAN, FUNG, 2009; FUNG, 2010; KWAN, LI, 2012; KWAN, MCKINLEY, 2014)
Figura 1 – Significado físico da espessura de água.
FONTE: Fung (2010).