ESTUDO DO EFEITO DA CURA RETRÓGRADA NO CONCRETO EM SINOP - MT
STUDY OF THE EFFECT OF RETRACTED CURE IN CONCRETE IN SINOP - MT
Thiago Rezende Sanches Mendes1, Vinicius Gonsales Dias².
Resumo: O concreto é um material de construção mais consumido no mundo, é constituído pelo cimento, mistura
de um ou mais agregados, água e em casos especiais, ainda leva a adição de cargas e aditivos. A cura é uma das principais etapas na execução do concreto, e tem participação direta na hidratação da pasta de cimento vedando o concreto, evitando a retração. Devido a isso, ela deve ser muito bem executada, de modo a garantir seu desempenho máximo, as quais a resistência à compressão é a propriedade mais fácil de ser mensurada. A finalidade desta pesquisa é avaliar o ganho de resistência à compressão do concreto submetido à cura retrógrada, tendo como variante complicadora as condições climáticas do Norte de Mato Grosso. A pesquisa resume-se na análise da resistência à compressão do concreto convencional através de corpos de prova que foram submetidos a ensaios de resistência à compressão ao final dos 28 dias, sendo os períodos de cura parceladas a fim de avaliar em até quanto tempo é possível obter um ganho satisfatório de resistência. As amostras submetidas em períodos de 14 dias com cura apresentam bons ganhos de resistência, como período máximo de aplicação de cura no concreto.
Palavras chave: Cura retrógrada; Concreto de Cimento Portland; Resistência á compressão.
Abstract: The concrete is the most consumed construction material in the world. It is made by cement, a mixture
of one or more aggregates, water and in special cases, it still leads to the addition of fillers and additives. The curing is one of the main steps in the execution of the concrete and it has a direct participation in the hydration of the cement paste sealing the concrete and avoiding the retraction. Because of this, it must be very well executed in order to guarantee its maximum performance which the compressive strength is the easiest property to be measured. The purpose of this research is to evaluate the compressive strength gain of the concrete subjected to retrograde curing having as a complicating variant the climatic conditions of the North of Mato Grosso. The research is summarized in the analysis of the compressive strength of the conventional concrete through test specimens that were submitted to compressive strength tests at the end of the 28 days. The curing periods being divided in order to evaluate in how much time it is possible obtain a satisfactory resistance gain. The samples submitted in periods of 14 days with curing present good resistance gains as the maximum period of curing application in the concrete.
Keywords: Retrograde concrete curing; Portland cement concrete; Compressive strength.
1 Introdução
O concreto é um material de construção mais consumido no mundo, é constituído pelo cimento, pela mistura de um ou mais agregados, água e em casos especiais, ainda leva a adição de cargas e aditivos. Quando recém-misturado, deverá apresentar plasticidade que ajudem no seu manuseio, lançamento e adensamento, e que tenha, quando endurecido, propriedades como resistência a compressão e tração dadas em projeto. A resistência à compressão é uma das propriedades mais importantes do concreto, e para que ocorra essa resistência, fazem-se necessários alguns cuidados, tendo como destaque o processo de cura do concreto. A cura é uma das principais etapas na execução do concreto, e tem participação direta na hidratação da pasta de cimento vedando o concreto, evitando a retração. Devido a isso, ela deve ser muito bem executada, de modo a garantir seu desempenho máximo, as quais a resistência à compressão é a propriedade mais fácil de ser mensurada. (GOMES, et
al, 2012).
No estado do Mato Grosso a classificação climática confere o clima Tropical Úmido a Semi-Úmido ,com uma
média superior a 180𝐶 em todos os meses,sendo de três
a cinco meses secos Já no meio norte do estado, confere o clima Equatorial Úmido, que se diferencia por um periodo mais curto de seca ,um a dois meses. (ALMEIDA, 2005, p.29).
Portanto, projeto de pesquisa em questão, tem por finalidade a análise do efeito da cura retardada no concreto, produzidos com cimento Portland, e tendo como variável complicadora o clima tropical e equatorial, preponderante no estado de Mato Grosso-MT
.
A partir daí, espera-se que em um futuro próximo, este estudo contribua efetivamente para a diminuição das patologias instauradas, bem como, promova a disseminação e internalização dos conceitos de aplicação dos métodos preventivos às estruturas.
1Graduando, Unversidade do Estado de Mato Grosso, Sinop-MT, Brasil, [email protected]
2Professor, Unversidade do Estado de Mato Grosso, Sinop-MT, Brasil, [email protected]
2 Fundamentação teórica
2.1 O Concreto de Cimento Portland 2.1.1 O Cimento Portland
O cimento Portland é obtido através da moagem de um produto chamado de clínquer, que nada mais é do que o cozimento até a fusão do calcário e da argila, dosada e homogeneizada convenientemente. Após isso, é adicionada uma pequena quantidade de sulfato de cálcio, de modo que o teor de SO3 não ultrapasse 3% regularizando o tempo de início das reações do aglomerante com a água. (PETRUCCI, 2005, p.3). O cimento Portland é o material mais consumido da face da Terra, sendo utilizado mais ate mesmo que a água, considerando a perda após o tratamento. (TIBONI, 2007, p.2).
2.1.2 Concreto de cimento Portland
O concreto é um material formado pela mistura do cimento Portland, juntamente com os agregados graúdo e miúdo e água. Em algumas situações, podem ser usados aditivos, dando–lhe outras propriedades ideais para sua utilização.
Tal material deverá apresentar, quando recém-misturado, propriedades de plasticidade que facilitem seu transporte, adensamento e lançamento, e quando endurecido, que tenha propriedades que resistem à tração e compressão. (YAZIGI, 2007, p.214).
O que distingue o concreto de outros materiais de construção é o aumento contínuo da resistência, pois quando devidamente tratado, seu endurecimento continua a desenvolver-se durante muito tempo após haver conseguido adquirir resistência suficiente para a obra, ao invés de enfraquecer. (AZEREDO, 2005, p.53).
2.2 Hidratação do cimento
A hidratação do cimento Portland é a reação dos seus compostos com a água, liberando calor ao ambiente, transformando a mistura fluida de cimento e água em um sólido. (TIBONI, 2007, p.43).
O período de início de endurecimento do concreto, fenômeno conhecido como pega do concreto, é garantido através de componentes com base em silicatos e aluminatos de cálcio presentes na composição química do cimento formam estruturas cristalinas microscópicas juntamente com um gel formado no momento da hidratação. (DIAS, 2012, p.12). TOKUDODOME (2008) afirma que deve ser evitado ao máximo o manuseio do concreto depois do inicio da pega, para não danificar as microestruturas responsáveis pelo processo de endurecimento do concreto, prejudicando seu desempenho final.
Os principais compostos do cimento Portrland, estão na Tabela 1, que ocorrem durante a reação de hidratação. A reação dos aluminatos e silicatos da mistura darão origem aos produtos hidratados. Estes vão garantir a perda de fluidez e o ganho de resistência da mistura.
Tabela 1: Composição química do cimento Portland
Nome do composto Abreviação Silicato tricalcico C3S Silicato dicalcico C2S Aluminato tricalcico C3A Ferroaluminato tetracalcico C4AF Fonte: TOKUDOME, 2008.
Figura 1: Esquematização das reações de hidratação do cimento. Fonte: Apud DIAS, 2012.
2.3 Resistência á Compressão do Concreto
A propriedade mais valorizada pelos projetistas e engenheiros é a resistência do concreto. Fatores como adensamento, condições de cura, fator água cimento, forma e composição dos agregados, influenciam diretamente em tal propriedade. (MEHTA e MONTEIRO, 2006, apud DIAS, 2012).
A resistência e a durabilidade do concreto são propriedades de fundamental importância, sendo necessário seu conhecimento para correta utilização como material utilizável em estruturas de concreto armado. A cura, elemento primordial no processo do controle tecnológico do concreto, necessita ser bem
executada, de modo a garantir seu desempenho máximo, sendo a resistência a compressão a propriedade mais fácil de ser mensurada. (DINIZ et al, 2011, p.10).
A resistência à compressão é a propriedade mais representativa da qualidade do concreto, é medida através de ensaio de curta duração, usando corpos-de-prova cilíndricos, que variam de 10 cm de diâmetro a 30 cm de altura. O ensaio deve ser realizado aos 28 dias de idade. (FUSCO, 2008, p.73).
Araújo et al (2000), afirma que a resistência aos 28 dias em geral apontam valores de 75% a 90% dos especificados em projeto, conhecido como 𝑓𝑐𝑘
(resistência característica do concreto), sendo esse valor usado no calculo das estruturas, que corresponde a probabilidade de 5% de valores menores que a especificado em análise das amostras, como podemos observar na Figura 2 a seguir.
Figura 2: Curva de Gauss demonstrando à densidade de probabilidade da resistência a compressão do concreto.
Fonte: Araújo, 2010.
Segundo PETRUCCI, 2005, o concreto é o material que resiste bem aos esforços de compressão, mas muito mal aos esforços de tração. É dez vezes inferior a resistência à tração, quando comparada a tração. Ele afirma ainda, que se consideram geralmente 28 dias como idade padrão, porem faz-se ensaios aos três e sete dias, para se obter, mais rapidamente informações sobre a qualidade do concreto.
2.4 Processo de Cura do Concreto
Tem-se o nome de cura, o conjunto de medidas com a finalidade de evitar a evaporação rápida da água na hidratação do cimento, que é responsável pela pega e seu endurecimento. Principalmente nas primeiras idades, as condições de umidade e temperatura são de suma importância nas propriedades do concreto endurecido. (PETRUCCI, 2005, p.185).
A cura do concreto é de suma importância para que as reações químicas de hidratação na pasta de cimento ocorram. Estas reações são importantes para o ganho de resistência mecânica e principalmente, para a garantia de sua vida útil. Além disso, a manutenção da umidade do concreto pela cura, evita a formação de fissuras causadas pelos efeitos de retração, ajudando a garantir a sua durabilidade. (DINIZ et al, 2011, p.10). A cura do concreto tem a finalidade de evitar que a água presente no concreto se evapore, pois esse processo
age diretamente na hidratação do cimento. Se a água presente na mistura, não for suficiente para todos os grãos de cimento, interfere nas reações deste, e prejudica a resistência final do concreto. (DIAS, 2012, p.15).
De acordo com Marceli (2007), a falta do processo de cura, não acarreta apenas a perda de resistência, mas também aumenta a permeabilidade do concreto, pelo fato dele ficar mais poroso, além do surgimento de inúmeras fissuras superficiais, alguma delas com profundidade igual ao cobrimento das armaduras. O mesmo autor ainda aponta que, em situações de vento forte, baixas umidade e temperaturas elevadas, a consequência sem levar em conta o processo de cura, pode ser ainda pior, podendo gerar fissuras de origem plásticas no concreto, chegando a profundidades de até 10 cm.
2.5 Condições Climáticas do Estado de Mato Grosso
A classificação climática definida pelo IBGE, são delimitadas pelas principais caracteristicas de temperatura e umidade de cada região, considerando três fatores genéticos ou zonais como principais tipos climáticos no Brasil, Equatorial, Tropical e Temperado. (ALMEIDA, 2005, p.28).
Segundo o modelo de Köppen, existem cinco grupos climáticos em nosso estado, baseados na precipitação e na temperatura, e relacionando-as com o tipo de vegetação, como podemos observar na Figura 3 a seguir. (HIGA E MORENO, 2005, p.246).
Segundo a classificação climática de Strhaler, o Estado de Mato Grosso apresenta duas regiões climáticas, sendo elas no norte do estado, o clima Equatorial úmido, e nas demais regiões, o clima Tropical. (GALVANI, 2010).
Conforme Higa e Moreno (2005), as temperaturas mais elevadas presentes no Estado de Mato Grosso, ocorrem no período Primavera-verão, as quais acontecem geralmente nos meses de Setembro e Outubro, podendo até superar 400𝐶 em regiões urbanas. Essas
altas temperaturas se devem por a região Centro Oeste brasileira ficar exposta na área com grande radiação solar. Afirmam ainda, que as temperaturas médias na região de clima tropical, são superiores a 180𝐶.
Deve-se ter atenção aos períodos mais secos do estado, uma vez que a incidência de queimadas são muito elevadas. A fumaça gerada ajuda na redução da umidade relativa do ar e do aumento das temperaturas. (HIGA E MORENO, 2005).
3 Materiais e métodos
Para o estudo prático do projeto de pesquisa em questão, foi elaborado no campus universitário da Universidade do Estado de Mato Grosso, localizado na cidade de Sinop, e para termos um ensaio mais confiável, foi elaborado 3 corpos de prova para cada etapa de cura planejado, com um total de 21 corpos de prova. O traço utilizado no concreto é de 1:2: 3, por ser um traço de uso mais comum em obra de um modo geral.
O traço utilizado, com base em pesquisas previas, apresenta resistência media de 25 MPa , seguindo as recomendações normativas ABNT (2007), sendo utilizado para a confecção deste traço cimento portland pozolânico CP II Z (Cimento portland resistente a sulfatos), Brita nº 2 Basáltica, areia lavada média e água potável , seguindo as proporções mostradas na Tabela 2.
Tabela 2: Relação dos materiais utilizados nas amostras
Materiais
Quantidades
Relação água/cimento
0,42
Cimento CP-ll-Z (kg)
14,16
Areia média lavada (kg)
44,82
Brita 02 – Basáltica (Kg)
60,18
Água (kg)
6,00
Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
As Figuras 3 e 4 mostram a areia, brita 02 basáltica e água devidamente medidas, para a realização do concreto.
Figura 3: Areia Média Lavada.
Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
Figura 4: Brita 02 e água. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
As amostras para a cura em ambiente controlado foram alocadas no interior do laboratório de Engenharia Civil As amostras submetidas às curas em água potável. (Figura 5, 6, 7 e 8).
Figura 5: Preparação do Concreto Betonado. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
Figura 6: Moldagem do Corpo-de-Prova. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
A coleta dos dados do ambiente foi iniciada logo após a desforma dos corpos de prova, 24 horas após a moldagem destes, sendo a coleta encerrada após os 28 dias em que as amostras permaneceram no laboratório.
Figura 7: Corpos-de-Prova. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
Figura 8: Corpos-de-Prova Finalizado. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
No que diz respeito a análise da resistência á compressão do concreto, foi realizada por compressão simples, com prensa hidráulica manual, seguindo as recomendações da ABNT (2007b), (Figura 9).
Figura 9: Prensa hidráulica manual utilizada nos ensaios.
Fonte: Apud DIAS, 2012.
Os corpos de prova foram capeados com sistema chamado neoprene confinado seguindo o recomendado pela ASTM, como podemos observar nas Figuras 10.
Figura 10: Recomendações da norma ASTM C 1231M -00 para capeamento com neoprene confinado. Fonte: Adaptado de: NEW MEXICO TECHNICIAN TRAINING AND
CERTIFICATION PROGRAM, 2012.
4 Análise dos resultados e discussões
As primeiras amostras analisadas foram submetidas a cura em água potável e foram analisadas a resistência com dois ensaios, utilizando o mesmo traço de concreto. Ambos ensaios foram realizados no laboratório de concreto da Universidade do Estado de Mato Grosso, (UNEMAT).
Observou-se durante os ensaios a liberação de hidróxido de cálcio na agua, durante o período de cura dos corpos-de-prova. Formou-se uma camada visível dessa precipitação, conforme já observado por Dias (2013). Os corpos de prova apresentam também uma superfície mais áspera, formada pela cristalização desta precipitação. Este efeito pode ser observado na Figura 11 abaixo.
Figura 11: Formação de hidróxido de cálcio durante a cura do concreto.
Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
O primeiro ensaio foi realizado no dia 09 de novembro de 2016, com o principal intuito de encontrar a resistência a compressão do concreto, quando submetidas a cura retrógrada, com as seguintes parcelas de tempo sem cura, 0 dias, 3 dias, 7 dias e 14 dias e 28 dias.
Aos 0 dias de cura, o concreto obteve uma resistência á compressão de 20,83 Mpa. Com 14 dias sem cura, o concreto ficou com uma resistência de 22,85 Mpa. Já com 7 dias sem cura, o mesmo obteve uma resistência de 24,48 Mpa. Com 3 dias sem cura, o concreto chegou a 27,67 Mpa de resistência a compressão. E por fim, aos 28 dias de cura ideal, o concreto chegou a uma resistência de 29,64 Mpa. Como podemos observar na Figura 12 a seguir.
Figura 12: Primeiro Ensaio. Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
Na Tabela 3 podemos observar a notável perda de resistência conforme os dias foram passando. Observa-se que no primeiro dia de cura, até chegar aos 28 dias, teve uma diferença de 29,72% de perda, o que podemos enfatizar o quanto a cura é importante para a resistência á compressão do concreto. 29,64 27,67 24,48 22,85 20,83 10 20 30 Valores em MPa
Primeiro Ensaio
28 DIAS DE CURA25 DIAS DE CURA / 3 DIAS SEM CURA 21 DIAS DE CURA / 7 DIAS SEM CURA 14 DIAS DE CURA / 14 DIAS SEM CURA 0 DIAS DE CURA
Tabela 3: Porcentagem de perda de Resistência á Compressão
Porcentagem de Perda de Resistência á Compressão
PRIMEIRO ENSAIO 09/11
Mpa % % de perda Resistência
28 Dias de
cura 29,64 100% Resistência Máxima
7 Dias sem cura 24,48 82,59% 17,40% 14 Dias sem cura 22,85 77,09% 22,90% 0 Dias de cura 20,83 70,27% 29,72%
Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
O segundo ensaio realizado no dia 10 de novembro de 2016, durante o preparo das amostras do ensaio, ocorreu um problema coma execução da mistura do concreto, consequentemente, os valores obtidos foram bem menores do que o esperado. O ensaio foi realizado com cura semelhante ao primeiro ensaio, mas com a divisão das seguintes parcelas de tempo sem cura: 0 dias, 14 dias, 21 e 28 dias.
Aos 0 dias de cura, o concreto teve 14,06 MPa de resistência a compressão. Logo aos 14 dias sem cura, o mesmo chegou a 15,13 MPa. Já com 21 sem cura, a resistência do concreto abaixou para 14,02 MPa. Chegando aos 28 dias a uma resistência de compressão de 20,86 MPa. Segue ilustrado na Figura 11 abaixo. O que podemos notar, é que nos primeiros 14 sem cura, a resistência não altera significativamente, onde o ganho de MPa foi de apenas 1,07.
Já na Tabela 4, mesmo com o erro na mistura dos agregados, podemos notar que a grande diferença de resistência com diferentes tempos de cura, chegando a uma diferença de 32,6% do primeiro dia, em relação aos 28 dias.
Figura 13: Segundo Ensaio– Curas Retrógradas Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
Tabela 4: Porcentagem de perda de Resistência a Compressão
Porcentagem de Perda de Resistência a Compressão
SEGUNDO ENSAIO 10/11
Mpa % % de perda Resistência
28 Dias de
cura 20,86 100% Resistência Máxima
21 Dias sem cura 14,02 67,20% 32,80% 14 Dias sem cura 15,13 72,53% 27,47% 0 Dias de cura 14,06 67,40% 32,60%
Fonte: Acervo Pessoal, 2016.
O fator água/cimento influencia diretamente nas propriedades do concreto, bem como, a trabalhabilidade, permeabilidade, a porosidade, a durabilidade e principalmente na resistência a compressão do concreto. Desta forma, podemos analisar que, o tempo mínimo de cura em relação a a/c para o cimento do tipo CP II-32, cujo o mesmo foi utilizado para os ensaios realizados. O fator utilizado foi de 0,42, e conforme a Tabela 5, o tempo mínimo de cura deveria ser de mínimo 3 dias.
20,86 15,13 14,02 14,06 10 20 30 Valores em MPa
Segundo Ensaio
28 DIAS DE CURA14 DIAS DE CURA / 14 DIAS SEM CURA 21 DIAS SEM CURA / 7 DIAS DE CURA 0 DIAS DE CURA
Tabela 5: Tempo Mínimo de Cura do Concreto Conforme a Relação a/c
Fator Água/Cimento
Tipo de Cimento 0,35 0,55 0,65 0,7
CP I e II-32 2 dias 3 dias 7 dias 10 dias
Fonte: Camarini, 1995.
5 Conclusão
Diante dos resultados apresentados, observa-se a importância dos procedimentos de cura bem executado, uma vez que atingimos níveis de resistência para o primeiro ensaio de 29,64 MPa e 20,86 MPa para o segundo ensaio, sendo que esses foram submetidas aos 28 dias de cura. Tendo perda significativa quando não é realizado nenhum tipo de cura, a exemplo deste trabalho, a qual atingiram os seguintes valores: para o primeiro ensaio 20,83 MPa e para o segundo ensaio 14,06 Mpa.
Apesar de significativo ganho de resistência comparado as amostras a qual não foram submetidas cura, os ensaios realizados no período de 3, 7 e 14 dias de cura, apresentaram ganhos de resistência inferiores aos obtidos com 28 dias de cura, no entanto tais ganhos foram satisfatórios.
O ambiente a qual foi inicialmente armazenada as amostras, no interior do laboratório de concreto do campus Universitário da UNEMAT de Sinop, mostrava-se um ambiente relativamente mostrava-seco, simulando assim uma região de clima seco, mostrando assim a importância da aplicação da cura no concreto em regiões de clima quente, seco ou a combinação destes. Vale ressaltar que teve desníveis de resistência quando foi executada a cura retrógrada quando comparada a uma cura bem executada.
Além disso, pode-se inferir também, que de um modo geral, o desempenho das resistências quando aplicada a cura retrógrada foram satisfatórias até os 14 dias sem cura. E a partir dos 21 dias, já não se pode notar muita diferença, pois os resultados foram praticamente iguais ao 0 dias de cura.
Outro fato importante, foi que quando comparados aos 28 dias, com 0 dias de cura, o concreto teve um percentual de perda de resistência, de 29,72% no primeiro ensaio, e 32,60% no segundo ensaio.
É importante lembrar, que o durante o processo de cura, foi observado hidróxido de cálcio liberado dos corpos-de-prova, fato que também contribui para um ganho de resistência á compressão.
Um fator agravante, podemos citar, que a região estudada, no caso o município de Sinop-MT, sofremos com o período de estiagem, onde a combinação entre baixa umidade do ar, as elevadas temperaturas, e a incidência de ventos criam condições desfavoráveis para a cura do concreto.
Agradecimentos
Gostaria de agradecer primeiramente a Deus por ter me proporcionado saúde e forças para superar as dificuldades enfrentadas no período de graduação. Ao meu orientador Vinicius Gonsales Dias pelo suporte no pouco tempo que lhe coube, pelos incentivos e correções feitas durante toda a pesquisa. Agradecer minha mãe Inês Rezende Oliveira, minhas irmãs Bruna Rezende Sanches Mendes e Evelyn Rezende Sanches Mendes, pelo incentivo e apoio incondicional. A Universidade do Estado de Mato Grosso, pelo fornecimento de parte dos materiais utilizados nesse trabalho, bem como todo conhecimento adquirido ao longo do curso que contribuíram para a realização deste estudo. E por fim agradeço a todos meus amigos e em especial a Felipe Augusto Diel, Raí Laurindo e Luiz Guilherme Ferreira Lazaro por toda ajuda nesse momento final da faculdade.
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