Gpmate

(1)

As

so

ci

a

As

so

ci

a

ç

ão T

é

cnico

-

Cient

í

fica Eng. Paulo de

Frontin

(ASTEF)

Universidade Federal do Cear

á

(UFC)

Grupo de Pesquisa em Ma

teriais de Constr

u

Grupo de Pesquisa em Mate

riais

de Constru

ç

ão e

Estruturas (GPMATE)

Curso de Forma

Curso de Formaç

çção de Tecnologista para

ç

ão de Tecnologista para

Dosagem e Controle Tecnol

Dosagem e Controle Tecnoló

ó

ógico do Concreto

ó

gico do Concreto

Prof. Antonio Eduardo B. Cabral

Maio de 2014

Parte 1: Normalização

Parte 2: Materiais constituintes do concreto

Sumário

(2)

(3)

Curso

Curso de de Formação Formação de de Tecnologista Tecnologista para para Dosagem Dosagem e e Controle Controle Tecnológico Tecnológico do do Concreto Concreto –– Prof. Prof. Eduardo Eduardo Cabral Cabral (DEECC/UFC(DEECC/UFC) ) Maio Maio de de 20142014

Normalização

•• Int

Introd

roduçã

uçãoo

•• Antes da

Antes da revolução

revolução industrial

industrial

→

produção artesanal

•• Disparidades pa

Disparidades para um m

ra um mesmo produto

esmo produto

•• Dificuldades

Dificuldades para o

para o consumidor

consumidor

(4)

Curso

Normalização

•• Ob

Obje

jetiv

tivoo

Normalização

•• Def

Definiç

iniçõe

õess

Então não precisamos seguir as

(5)

Curso

•• Norma

Normas sã

s são leis

o leis!!

Normalização

(6)

Curso

Normalização

•• Ní

Níve

veis

is

--Ex: Norm

Ex: Norma 003/20

a 003/2001-AN

01-ANEEL -

EEL - Dispõe s

Dispõe sobre a ges

obre a gestão e o

tão e o

acompanhamento das atividades descentralizadas da Agência

Naciona

Nacional de

l de Energ

Energia Elétric

ia Elétrica -

a - ANEE

ANEEL

L

Normalização

•• Ní

Níve

veis

is

Normas Nacionais

(7)

Curso de Formação de Tecnologista para Dosagem e Controle Tecnológico do Concreto – Prof. Eduardo Cabral (DEECC/UFC) Maio de 2014

• Níveis

Normas Regionais

Normalização

• Níveis

Normas Internacionais

(8)

Normalização

• Tipos de normas

Normalização

(9)

• Tipos de normas

Normalização

(10)

Normalização

• Site de consulta

http://www.abnt.org.br/

Materiais constituintes

do concreto

Parte 2:

(11)

• Concreto de cimento Portland

• Concreto é um material composto que consiste essencialmente de um meio

contínuo aglomerante dentro do qual estão mergulhados partículas de

agregados.

(ACI 116, Terminologia sobre Cimento e Concreto)

Introdução

• Composição do concreto de cimento Portland

CIMENTO

AGLOMERANTE

ÁGUA

AREIA

AGREGADOS

BRITA

PASTA

ARGAMASSA

CONCRETO

(12)

• Outros Constituintes

:

– Adições

– Aditivos

Introdução

(13)

CIMENTO

AGLOMERANTE

ÁGUA

AREIA

AGREGADOS

BRITA

PASTA

ARGAMASSA

CONCRETO

• Definição

Material granular inerte (pedra, areia, etc), que participa da

composição de concretos e argamassas e cujas partículas são

ligadas entre se por um aglutinante (cimento).

(14)

• O que se espera do agregado

• Quimicamente Inertes

• Fisicamente compatíveis

– Cimento

– Armadura

• Duráveis quando expostos a solicitação

• Aderência com a pasta

• Forma e dimensões compatíveis

Agregado

• Importância do agregado

• Custo do agregado < custo do cimento

• Ocupam de 60% a 80% do m

3 _{de concreto}

• Influenciam nas propriedades do concreto

– No estrado fresco:

• Trabalhabilidade

– No estado endurecido:

• Módulo de elasticidade

• Retração por secagem

• Abrasão

(15)

• Classificação quanto à dimensão

• Fíler

–



< 0,075mm

• Miúdo

– 0,075mm <



< 4,75mm

• Graúdo

– 4,75mm <



< 75mm

Agregado

• Classificação quanto à massa unitária



leves



normais

TIPO

MA SSA UNITÁ RIA

EXEMPL O

LEVES

< 1kg/dm

3 Arg il a expandi da,

Vermiculita

NORMAIS

1 < < 2kg/dm

3 _Areia

PESADOS

> 2kg/dm

3 Barita, Magnetita,

Limonita

(16)

• Exigências para uso no concreto

Agregado

• Agregado miúdo

– Exigências para uso no concreto - granulometria

(17)

• Agregado miúdo

– Granulometria

Descontínua

• Agregado miúdo

– Substâncias nocivas mais comuns

• Torrões de argila e materiais friáveis

– Quando não se desagregam durante a mistura são agregados

frágeis. Quando se pulverizam, dificultam a aderência

pasta/agregado.

• Materiais carbonosos

– Afeta a durabilidade e causa manchas.

• Materiais pulverulentos (<0,075mm)

– Dificultam a aderência pasta/agregado;

– Provocam queda da resistência.

• Impurezas orgânicas

– Interferem na hidratação (podendo até inibir) do cimento;

– Mais comum em areias naturais.

(18)

• Agregado miúdo

– Substâncias nocivas – limites da NBR 7211/09

Agregado

• Agregado miúdo

– Substâncias nocivas – limites da NBR 7211/09

(19)

• Agregado graúdo

– Exigências para uso no concreto - granulometria

• Agregado graúdo

– Granulometria – classificação comercial

Brita 0

4,75 a 9,5 mm

Brita 1

_{9,5 a 19 mm}

Brita

2

19 a

25 mm

Brita

3

25 a

37,5

mm

Brita

4 37,5

a

75 mm

Brita

5 >

75 mm

Agregado

(20)

• Agregado graúdo

– DMC

• < 1/3 espessura lajes ou pavimentos

• < 1/4 das faces das fôrmas

• < 0,8 do menor espaçamento entre armaduras horizontais

• < 2 do menor espaçamento entre as armaduras verticais

• < 1/4 do diâmetro de tubulação de bombeamento

• < 1,2 do cobrimento

Agregado

• Agregado graúdo

– Substâncias nocivas – limites da NBR 7211/09

(21)

• Absorção, teor de umidade e coeficiente de inchamento

• Massa específica

• Massa unitária

• Granulometria

• Forma dos grãos e textura superficial

• Resistência à esforços mecânicos

• Porosidade e índice de vazios

• Índices Físicos

• Absorção, teor de umidade e coeficiente de inchamento

• condição ambiente ou seca ao ar

Teor de umidade é a relação percentual entre a massa de água contida em uma

amostra e a massa da amostra totalmente seca.

• condição saturada com superfície úmida

• condição saturada com superfície seca (SSS)

• condição completamente seca

100 .

sólidos

água

M

w



Pode ser encontrada em 4 diferentes situações:

Agregado

(22)

• Absorção, teor de umidade e coeficiente de inchamento

24h

absorvida)

(A=M

seca_ar

)

Saturada

sup. úmida

(B=M

SSU

)

Agregado

• Índices Físicos

• Absorção, teor de umidade e coeficiente de inchamento

Absorção é uma medida de umidade para a amostra com partículas na condição

saturada com superfície seca (SSS), ou seja, a absorção mede a quantidade de

água que pode preencher os poros comunicantes nos grãos de uma massa de

agregados.

100 .

sec

a

SSS

M

a





Agregado

• Índices Físicos

(23)

• Absorção, teor de umidade e coeficiente de inchamento

Coeficiente de inchamento é o aumento de volume de uma determinada massa

de agregados, causado pela absorção de água. É de fundamental importância na

dosagem dos materiais em volumes, pois dependendo da umidade obtém-se

diferentes massas de agregados para um mesmo volume de dosagem, sendo

necessária a correção do traço.

É determinado pela

NBR 6467:06 – Determinação do inchamento de agregado

miúdo

.

Valores obtidos para os materiais da região:

• Areia de Rio: 1,18 a 1,25.

• Areia Vermelha: 1,20 a 1,30

• Índices Físicos

Agregado

• Absorção, teor de umidade e coeficiente de inchamento

(24)

Porosidade (

n

) é a relação entre o volume ocupado pelos vazios (V

_V

) e o volume

ocupado por toda amostra de agregados (V).

Índice de vazios (

e

) é a relação entre o volume de vazios (V

_V

) e o volume

ocupado apenas pelas partículas sólidas de agregados (V

_S

).

• Porosidade e índice de vazios

V

n

_

V

S

V

e



e

n

V

_V

_S











1 Agregado

• Índices Físicos

• Massa específica

É a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, excluindo-se todos os

vazios permeáveis.

)

/

(

kg

m

3 V

m

esp





• Massa específica aparente

É a relação entre a massa do agregado seco e seu volume, incluindo-se todos os

vazios permeáveis.

Agregado

(25)

• Massa específica

Valores obtidos para os materiais da região:

• Areia de rio: 2,59 a 2,65 kg/dm3.

• Britas 1 ou 2: 2,59 a 2,65 kg/dm3.

• Brita zero ou pedrisco: 2,59 a 2,65 kg/dm3.

• Areia vermelha: 2,58 a 2,63 kg/dm3.

• Índices Físicos

• Massa unitária

É a massa por unidade de volume, incluindo neste os vazios, permeáveis ou

impermeáveis, contidos nos grãos.

Empregada para a transformação de traços em massa para volume.

Para agregados miúdos e graúdos:

NBR NM 45:06 - Agregados - Determinação

da massa unitária e dos espaços vazios

Valores obtidos para os materiais da região:

• Areia de rio: 1,45 a 1,52 kg/dm3.

• Britas 1 ou 2: 1,36 a 1,42 kg/dm3.

• Brita zero ou pedrisco: 1,28 a 1,35 kg/dm3.

• Areia vermelha: 1,35 a 1,47 kg/dm3

)

/

(

kg

m

3 V

m

unit





Agregado

• Índices Físicos

(26)

• Granulometria

• Peneiramento

• Determinação da distribuição dos tamanhos dos grãos

• Resultados:

- Dimensão Máxima Característica (DMC)

- Módulo de Finura (MF)

Agregado

• Índices Físicos

• Granulometria

• Dimensão Máxima Característica (DMC)

É a abertura de peneira da série normal ou intermediária à qual corresponde

uma porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5%.

• Módulo de Finura (MF)

É a soma das porcentagens retidas acumuladas nas peneiras da série normal,

dividida por 100.

Agregado

(27)

• Granulometria

• Peneiramento (NM 248/03)

• Índices Físicos

• Granulometria

• Peneiramento (NM 248/03)

Agregado

• Índices Físicos

(28)

• Granulometria

Agregado

• Índices Físicos

%

acum.

Amostra 2

Amostra 1

150,0

94,0

107,0

48,0

17,0

0,0

28,8

21,4

19,0

10,0

2,8

0,0

Amostra 1

82

29 29,6

144,0

53

20 18,6

107,0

0,6

0,3

33

20 21,1

95,0

1,2

13

10 9,5

50,0

2,4

3

3 3,4

14,0

4,75

0

0 0,0

0,0

6,3

Média

Amostra 2

% retida

Massa retida (g)

Peneira

(mm)

Agregado

• Exercício

(29)

DMC

=

?

MF=

?

%

acum.

Amostra 2

Amostra 1

5000

100

750 1200

2800

150

0 100,0

2,0

15,0

24,0

56,0

3,0

0,0

Amostra 1

100,0

5100

Total

100

2 2,9

150

25

98

14 13,7

700 31,5

84

24 24,5

1250

37,5

60

56 53,9

2750

50

4

4 4,9

250

63

0

75 Média

Amostra 2

% retida

Massa retida (g)

Peneira

(mm)

• Índices Físicos

• Forma dos grãos e textura superficial

• NBR 7809/06 Agregado graúdo - Determinação do índice de forma pelo

método do paquímetro - Método de ensaio

(30)

• Superfície específica

É a relação entre a superfície e o volume de uma partícula sólida.

- Volumétrica

V

S

_e



É a relação entre a superfície e a massa de uma partícula sólida.

- Gravimétrica

V

S

M

S

_e

.

'





Agregado

• Superfície específica

Agregado

(31)

• Resistência à esforços mecânicos

• NM 51/01 – Agregados – Determinação da abrasão “Los Angeles”

RA = (M1-M2)/M1

CIMENTO

AGLOMERANTE

ÁGUA

AREIA

AGREGADOS

BRITA

PASTA

ARGAMASSA

CONCRETO

Cimento

(32)

• Cimento Portland

Aglomerante hidráulico constituído de óxidos (cálcio, ferro e

alumínio) que em contato com a água tem a capacidade de

endurecer

.

–

Matéria-prima

1450 ºC

Pedra calcária

→

CaO + CO

₂

Argila

→

SiO

₂

+ Al

₂

O

₃

+ Fe

₂

O

₃

3CaO.SiO

₂

2CaO.SiO

₂

3CaO.Al

₂

O

₃

4CaO.Al

₂

O

₃

.Fe

₂

O

₃

Cimento

• Cimento Portland

– Nomeclatura

CP

TIPO RES

Cimento

Portland

Resistência

(MPa)

Composição

Cimento

(33)

• Tipos de cimento fabricados no Brasil

• Cimento Portland Comum _________NBR 5732

CP I, CP I-S

• Cimento Portland Composto_______NBR 11578

CP II-E, CP II-Z, CP II-F

• Cimento Portland de Alto-Forno____NBR 5735

CP III

• Cimento Portland Pozolânico ______NBR 5736

CP IV

• Cimento Portland de Alta _________NBR 5737

(CP V – Alta Resistência Inicial - ARI)

• Tipos de cimento fabricados no Brasil

• Cimentos Resistentes a Sulfatos (RS) – NBR 5733

• Cimento com baixo calor de hidratação (BC) – NBR 13116

• Cimento Portland Branco (CPB) – NBR 12989

(34)

• Tipos de cimento fabricados no Brasil

6 –10

0 –10

1 – 5

0 Carbonato

0

0 94 – 90

25

32

40 CP II-F

6 – 14

0 94 – 76

25

32

40 CP

II-Z

0 6 –34

94 – 56

25

32

40 CP

II-E

Composto

99 – 95

25

32

40 CP I-S

100

25

32

40 CP I

Comum

Pozolana

Escória

Clinquer

+ Gesso

Classe

Sigla

Cimento

Portland

6 –10

0 –10

1 – 5

0 Carbonato

0

0 94 – 90

25

32

40 CP II-F

6 – 14

0 94 – 76

25

32

40 CP

II-Z

0 6 –34

94 – 56

25

32

40 CP

II-E

Composto

99 – 95

25

32

40 CP I-S

100

25

32

40 CP I

Comum

Pozolana

Escória

Clinquer

+ Gesso

Classe

Sigla

Cimento

Portland

Cimento

• Tipos de cimento fabricados no Brasil

0 – 5

Carbonato

Pozolânico

Alto-forno

Cimento

Portland

15 – 50

0 85 – 45

25

32

40 CP IV

0 35 – 70

65 – 25

25

32

40 CP III

Pozolana

Escória

Clínquer

+ Gesso

Classe

Sigla

0 – 5

Carbonato

Pozolânico

Alto-forno

Cimento

Portland

15 – 50

0 85 – 45

25

32

40 CP IV

0 35 – 70

65 – 25

25

32

40 CP III

Pozolana

Escória

Clínquer

+ Gesso

Classe

Sigla

Cimento

(35)

• Tipos de cimento

x

resistência à compressão

Cimento

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Idade (dias)

R e s i s t ê n c i a à c o m p r e s s ã o a x i a l ( M P a ) CP I-S CP II CP III CP IV CP V

(36)

• Tipos de cimento

x

outras propriedades

Padrão

Maior

Padrão

Durabilidade

Menor

Maior

Padrão

Resistência aos agentes

agressivos (água do mar e

de esgotos)

Padrão

Menor

Padrão

Permeabilidade

Maior

Menor

Padrão

Calor gerado na reação

do cimento com a água

Muito maior

nos primeiros

dias

Menor nos

primeiros dias

e maior no

final da cura

Menor nos

primeiros dias

e maior no

final da cura

Padrão

Resistência a compressão

Alta

Resistência

Inicial

Pozolânico

Alto-Forno

Comum e

Composto

Propriedade

Padrão

Maior

Padrão

Durabilidade

Menor

Maior

Padrão

Resistência aos agentes

agressivos (água do mar e

de esgotos)

Padrão

Menor

Padrão

Permeabilidade

Maior

Menor

Padrão

Calor gerado na reação

do cimento com a água

Muito maior

nos primeiros

dias

Menor nos

primeiros dias

e maior no

final da cura

Menor nos

primeiros dias

e maior no

final da cura

Padrão

Resistência a compressão

Alta

Resistência

Inicial

Pozolânico

Alto-Forno

Comum e

Composto

Propriedade

Cimento

• Fornecimento

• Sacos de papel tipo kraft (papel extensível) com 25kg e 50kg;

• Containers (big-bag);

• Granel.

(37)

• Armazenamento

30 cm

Altura máxima :

• 10 sacos; ou

15 sacos quando o

período de

armazenamento for

inferior a 15 dias

30 cm

Propriedades do cimento Portland

• Finura

A finura do cimento pode ser determinada através da peneira malha nº 200

(0,075 mm), permeabilímetro ao ar de Blaine e granulômetro a laser.

Cimentos finos geralmente aceleram o desenvolvimento da resistência.

NBR NM 76/98 – Método de Blaine

NBR 11579/12 – finura pela peneira 200

• Expansibilidade

A expansibilidade pode ocorrer após o final de pega, ao longo do tempo,

provocando fissuras, quando da queima do clínquer, o teor de Magnésio

ou CaO livre é elevado.

(38)

Propriedades do cimento Portland

• Expansibilidade

• Pasta de consistência normal (NM 43/03)

Propriedades do cimento Portland

• Tempo de pega

Agulha de

Vicat

Sonda de

(39)

O tempo de pega do cimento é importante para permitir a aplicação

adequada das pastas, argamassas ou concretos, isto é, sem perda de

plasticidade e trabalhabilidade. Para controlar o tempo de pega, é

adicionado o gipsita (CaSO

₄

.2H

₂

O) na moagem do cimento. Cujo controle

é feito através do teor de SO

₃

.

NBR NM 65/03 – determinação do tempo de pega

FALSA PEGA- A falsa pega é um fenômeno que ocorre quando a mistura,

em que está sendo empregado o cimento (pasta, argamassa ou concreto),

perde a plasticidade com um tempo menor que o previsto, e com uma nova

remistura na betoneira, sua plasticidade inicial é recuperada. Isto ocorre

quando, na moagem do cimento, a temperatura deste ultrapassa a 128 °C,

provocando uma dissociação do sulfato de cálcio do gesso interferindo nas

características do seu efeito retardador de pega.

• Tempo de pega

No preparo do concreto, quando a água e o cimento reagem, ocorre o calor

de hidratação. Esse efeito poderá acontecer durante meses, em função do

volume concretado. A quantidade de calor gerado depende da composição

química do cimento, quantidade e tipo de adições, finura, etc.

NBR 12006/90 – determinação do calor de hidratação pelo método da

garrafa de Langavant

Propriedades do cimento Portland

(40)

Propriedades do cimento Portland

• Calor de hidratação

Propriedades do cimento Portland

• Resistência à compressão

A resistência à compressão do cimento é medida através de corpos de

prova cilíndricos



50mm x 100mm, com um traço normalizado, com

areia padrão do IPT. Diversos tipos de cimentos, com suas características

de finura e composição têm curvas de resistência x idade distinta, que

normalmente definem o seu uso ou não, em determinadas aplicações.

NBR 7215/96 – resistência à compressão

(41)

Este ensaio é determinado com uma amostra de cimento, levado a uma

temperatura em torno de 950 °C em uma mufla, em função da diferença do

peso inicial. Através deste ensaio, controla-se o teor de adições de material