Faculdade de Engenharia - Licenciatura em Engenharia Civil
AULA 24
Materiais de Construção I
Capítulo Aula 24
VI – Betão Endurecido Características principais;
Fenómenos condicionantes do comportamento do betão endurecido:
— Retracção;
— Deformação e fluência;
— Fissuração do betão;
— Rotura.
Betão Endurecido
O betão depois de doseado, fabricado, transportado e colocado em obra, inicia imediatamente um processo de endurecimento progressivo que o vai converter num material sólido com propriedades específicas e determinantes da sua utilização.
Lembrar que a resistência mecânica aos esforços e a impermeabilidade são dois aspectos fundamentais que condicionam a desejada durabilidade deste material de construção.
É importante reconhecer, que o betão, se bem que melhore o seu comportamento à medida que a idade evolui, está sujeito a fenómenos que podem provocar insucessos ou deficiências inesperados, comprometendo assim a boa qualidade dos elementos betonados e a respectivas estruturas em que se integram.
Alguns dos mais importantes referidos fenómenos que condicionam o comportamento do betão endurecido são a seguir abordados:
— Retracção
O betão como muitos outros materiais sofre variações dimensionais, pois encolhe quando seca ou perde água, e aumenta de aumenta de volume quando conservado em água.
Nos casos correntes de aplicação do betão em obra, verifica-se um fenómeno de diminuição de volume que acompanha a presa e o endurecimento, e que pode originar uma microfissuração superficial e em profundidade, ou fissurações externas visíveis – É a retracção.
O fenómeno da retracção inicia a partir do momento da colocação do betão nos moldes e, é originado pela saída de água e pela aproximação das partículas, sendo a diminuição do volume praticamente igual a água perdida.
A retracção do betão fresco é mais acentuada quanto mais seco esteja o ar e mais seja a velocidade da sua circulação (vento).
No betão, o papel dos inertes é fundamental, já que opondo-se à diminuição de volume, são responsáveis por a retracção ser menor do que numa pasta de cimento ou argamassa, nas quais também a dosagem relativa do ligante é mais elevada.
Impedimento da retracção do betão pelos inertes
Como principais factores da retracção de um betão temos:
Água da amassadura – a retracção aumenta com o valor de A/C, e portanto com a quantidade de água.
Grau de Humidade – a retracção aumenta com o ar mais seco. Temperatura – a retracção aumenta com a elevação da temperatura.
Cimento – a retracção aumenta em função da finura num mesmo tipo de cimento, e do aumento da dosagem.
Inertes – a retracção aumenta com a natureza dos inertes desde o menos permeável.
Quantidade de finos – a retracção aumenta com o aumento de areia fina.
Após a presa, continua a verificar-se uma retracção, desde que o processo de evaporação de água prossiga, se bem que o esqueleto do cimento hidratado entretanto formado se oponha à aproximação dos grãos e a amplitude do fenómeno diminua.
Depois de um betão ter endurecido e sofrido os efeitos da contracção por secagem, se for submetido a ambiente húmido, pode absorver água e expandir, e assim sucessivamente cada vez que seca e é molhado, podendo dizer-se que está sempre em movimento sob a influência das variações higrotérmicas.
A avaliação da sensibilidade do cimento à retracção é avaliada por meio do ensaio de anel, no qual uma coroa de pasta de comento se coloca ao redor de um disco de aço e se conserva ao ar com 50% de humidade relativa.
Concluindo, para reduzir a retracção total é necessário escolher o cimento e não exagerar a sua dosagem, limitar a quantidade de água de amassadura, seleccionar inertes duros, evitar produtos de adição desconhecidos e proteger as superfícies betonadas contra a evaporação da água.
Exemplo de ensaio de anel para avaliar a retracção da pasta de cimento
— Deformação e Fluência
O betão, como qualquer outro sólido, deforma-se quando suporta uma carga. Esta deformação aumenta com o tempo de actuação da solicitação e o fenómeno é designado por Fluência.
Há no entanto a considerar que as deformações podem ser instantâneas, por conseguinte elásticas e reversíveis, que se assemelham às produzidas numa mola, ou plásticas e irreversíveis que se sobrepõem às primeiras.
A deformação elástica varia com o estado higrotérmico do ar constatando-se que é menor num estado saturado do que num meio seco, e depende do estado de endurecimento do betão no momento da aplicação da carga, diminuindo quando aumenta a idade que o betão tem no instante de aplicação de carga.
A extensão ou deformação plástica do betão é condicionada por factores como a dosagem do cimento, água da amassadura, granulometria do inerte, dimensão da peça e temperatura.
Para estados de tracção as deformações plásticas contrariam as contracções.
Para as solicitações de compressão ou tracção, a deformação do betão é acompanhada por uma deformação transversal de dilatação ou contracção como se a matéria elástica quisesse resistir à variação de volume.
A relação entre a deformação transversal e longitudinal é dada pelo coeficiente de “Poisson”, que é sempre inferior a 0,5 e correntemente igual a 0,2.
A determinação da elasticidade do betão é indispensável para o cálculo da deformação sofrida pelos elementos estruturais nas obras. Para tal é necessário conhecer o conceito de módulo de elasticidade, E, que exprime a relação entre tensão unitária e a deformação elástica correspondente.
A F
e
L l
, então:
E [MPa]
Quanto maior é o módulo de elasticidade, então menos deformável será o betão. Nos betões correntemente utilizados, o E varia entre 2,7x105 a 4,0x105 MPa.
O módulo de elasticidade varia consoante diferentes tios de betões, e a natureza do inerte, aumentando com a resistência e a compacidade daqueles, com a diminuição da água de amassadura, e também com a idade, tanto mais rapidamente quanto maior for a humidade ambiente.
Resistência à variação de volume
— Fissuração do betão
Consoante a origem das variações de dimensões do elemento do betão, sejam deformações resultantes directamente das forças aplicadas, sejam aquelas que advém das tensões provocadas internamente por variações espontâneas podem surgir fissuras no betão.
As fissuras resultantes de esforços actuantes variam em função da sua tipologia:
Esforços de compressão: fissuras na direcção da força, frequentes em pilares. Esforços de tracção: fissuras em direcção perpendicular à direcção do
esforço.
Esforços de flexão: são mais frequentes em vigas e aparecem nas zonas de esforços máximos e possuem orientação vertical.
Esforços de corte: fissuras inclinadas e por vezes com tramos quase horizontais.
Esforços de torção: fissuras cujo o traçado rodeia o perímetro do elemento estrutural, desenvolvendo-se em direcção oposta num e noutro paramento.
Fissuração do betão pelos esforços: compressão, tracção, flexão, corte e torção, respectivamente.
— Rotura
A rotura do betão surge quando este material se torna incapaz de suportar e resistir às cargas aplicadas. Então pode romper, fissurar e desagregar-se.
Sob ponto de vista de Engenharia, a rotura, fenómeno inerente ao domínio do conhecimento da resistência do betão, é correntemente encarado sob três aspectos principais:
Separação de um sólido contínuo em dois ou mais pedaços distintos.
Carga máxima suportada por uma peça solicitada de maneira geometricamente fixa.
Estado de deformação e de fissuração de tal modo excessiva que o material já não é utilizável.
