FRANCIELY WITKOWSKI
COMPARATIVO ENTRE AS RESISTÊNCIAS OBTIDAS EM
CONCRETOS CURADOS EM CONDIÇÕES AMBIENTAIS E SEGUNDO
A NBR 5738/2008
Sinop
2013/02
FRANCIELY WITKOWSKI
COMPARATIVO ENTRE AS RESISTÊNCIAS OBTIDAS EM
CONCRETOS CURADOS EM CONDIÇÕES AMBIENTAIS E SEGUNDO
A NBR 5738/2008
Projeto de Pesquisa apresentado à
Banca Examinadora do Curso de
Engenharia Civil – UNEMAT, Campus
Universitário de Sinop/MT, como
pré-requisito para obtenção do título de
Bacharel em Engenharia Civil.
Prof.ª Orientadora: Camila Regina
Eberle
Sinop
2013/02
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Esquema da hidratação do cimento Portland: mecanismo dissolução-precipitação, (a) grão de cimento entra em contato com a água; (b) a água dissolve a superfície da partícula de cimento formando uma capa de gel de C-S-H; (c) por diferença de pressão (osmótica), rompe-se o gel; (d) a água ataca novamente o gel. O gel vai para uma região menos saturada; (e) o gel cristaliza no caminho. ... 13 Figura 2. Precipitações acumuladas mensais do ano de 2012 (INMET, 2013). ... 15 Figura 3.Temperaturas médias mensais durante o ano de 2012 (INMET, 2013).. .... 16 Figura 4.Umidades relativas do ar mensais durante o ano de 2012 (INMET, 2013).. ... 16
LISTA DE ABREVIATURAS
ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas INMET – Instituto Nacional de Meteorologia
NBR – Norma Brasileira
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Comparativo entre as resistências obtidas em concretos curados em condições ambientais e segundo a NBR 5738/2008.
2. Tema: 3.01.00.00-3 Engenharia Civil
3. Delimitação do Tema: 3.01.01.00-0 Construção Civil 4. Proponente(s): Franciely Witkowski
5. Orientador (a): Camila Regina Eberle
6. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso
7. Público Alvo: Instituições de ensino, pesquisadores e profissionais da área das engenharias.
8. Localização: Universidade do Estado de Mato Grosso, campus universitário de Sinop, Avenida dos Ingás, 3001, Jardim Imperial, Sinop, Mato Grosso.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ... I LISTA DE ABREVIATURAS ... II DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... III
1 INTRODUÇÃO ... 7 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 8 3 JUSTICATIVA ... 9 4 HIPÓTESES ... 10 5 OBJETIVOS ... 11 5.1 OBJETIVO GERAL: ...11 5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ...11 6 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 12
6.1 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND ...12
6.2 HIDRATAÇÃO DO CIMENTO ...12
6.3 RESISTÊNCIA DO CONCRETO À COMPRESSÃO ...13
6.4 CURA DO CONCRETO ...14
6.5 CONDIÇÕES CLIMÁTICAS NA REGIÃO DE SINOP...14
7 METODOLOGIA ... 18 7.1 ESTUDO TEÓRICO ...18 7.2 ESTUDO EXPERIMENTAL ...18 8 RECURSOS MATERIAIS ... 20 9 CRONOGRAMA ... 7 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 7
1 INTRODUÇÃO
O concreto é a mistura de cimento, água, agregados e em alguns casos, para a melhoria de suas propriedades, também podem ser acrescentados à mistura aditivos químicos, adições minerais ou fibras.
Segundo DIAS (2012, pg. 8) o concreto se tornou um dos materiais de construção mais populares, devido seu baixo custo e disponibilidade de seus materiais, sua facilidade quanto ao manuseio e pela sua resistência ao fogo e a água.
A cura do concreto pode ser entendida como uma série de ações e medidas tomadas que visam evitar a evaporação da água de amassamento garantindo assim a hidratação do concreto (DIAS, 2012, pg.8).
A cura se torna de suma importância em nossa cidade, pois, nossa região apresenta clima com características da região Amazônica com temperaturas altas e alternâncias no período de chuva. Segundo dados do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) durante 5 meses do ano (de maio a setembro), é praticamente nulo o nível de precipitação na cidade de Sinop.
Este projeto de pesquisa será destinado à análise que o procedimento de cura interfere na resistência à compressão do concreto tendo como variável complicadora, o clima quente e de baixa umidade de nossa cidade.
2 PROBLEMATIZAÇÃO
A região de Sinop apresenta clima com características da região Amazônica com temperaturas altas e alternâncias no período de chuva. Por isso se faz necessário um período de cura do concreto controlada. Caso isso não seja feito um dos danos causados ao concreto pela falta de cura ou cura inadequada, é a redução da resistência à compressão.
A água faz parte do processo de pega, endurecimento e se faz necessária no início das reações químicas. A fim de evitar uma grande perda de água pode-se utilizar de vários tipos de cura e cada uma irá agir de forma diferente no controle de evaporação da água. Em pesquisas feitas para avaliar os procedimentos de cura, questiona-se: qual a interferência que uma cura inadequada pode ocasionar na resistência final do concreto?
3 JUSTICATIVA
O Estado de Mato Grosso é conhecido por suas altas temperaturas, um período de estiagem que pode chegar até cinco meses, e baixa umidade do ar, que geralmente fica abaixo dos 60%, índice considerado ideal pela Organização Mundial da Saúde (OMS). Por esses motivos o nível de evaporação da água é mais acelerado.
A fase da cura proporciona ao concreto um aumento da resistência. Quando esse processo não é realizado corretamente, poderá implicar em uma maior perda de água resultando em problemas tais como, retração, redução de resistência às cargas solicitantes e fissuração (DIAS, 2012, pg. 9).
Neste projeto de pesquisa será comparada a cura realizada conforme as condições estabelecidas pela ABNT (2008) e a cura realizada em condições ambiente.
4 HIPÓTESES
Sabe-se que a cura é essencial para o ganho de resistência do concreto. Porém quando não executada ou executada de forma incorreta pode causar fissuração, retração e perda de resistência às cargas.
Por embasamento teórico a cura apresentará um melhor resultado em experiências feitas em laboratório, seguindo as condições estabelecidas pela ABNT (2008), quando comparada com a cura realizada in loco.
5 OBJETIVOS
5.1 Objetivo Geral:
Contribuir com publicações sobre a cura de concretos, buscando avaliar qual a interferência da cura inadequada na resistência à compressão de corpos-de-prova utilizando materiais encontrados na região de Sinop.
5.2 Objetivos Específicos:
Com a finalidade de atender ao objetivo geral proposto neste trabalho, foram estabelecidos os seguintes objetivos:
Avaliar qual a influência da cura em água potável na resistência do concreto em ambiente de laboratório e em condição ambiental, nos períodos de 7 dias e 28 dias no mês março, o qual é o mês de maior precipitação e no mês de julho, o qual possui nivel nulo de precipitação;
Comparar as resistências obtidas nos corpos-de-prova; Analisar as fissuras nos corpos-de-prova.
6 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
6.1 Concreto de cimento Portland
Segundo a Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP, 2002, p.5), cimento Portland é a denominação mundialmente utilizada para o material conhecido na construção civil como cimento.
O concreto de cimento Portland é constituído pela mistura de cimento portland, agregados (graúdos e miúdos) e água. Pode conter também adições químicas para que haja uma melhora de suas propriedades tais como trabalhabilidade, permeabilidade, tempo de pega e resistência a compressão (BASTOS, 2006, pg.1). Quando recém-misturado deverá apresentar propriedades de plasticidade a fim de facilitar o transporte, lançamento e adensamento e, quando se apresentar no estado endurecido, atender as especificações previstas em projeto, como resistência à compressão, à tração e módulo de deformação (YAZIGI, 2007, p.214).
Quando o concreto é tratado de forma correta, seu endurecimento continua a desenvolver-se durante um longo tempo após ter adquirido a resistência suficiente para a obra. Esse aumento contínuo de resistência é uma qualidade peculiar do concreto que o distingue dos demais materiais de construção (AZEREDO, 1997, p.53).
6.2 Hidratação do cimento
A reação de hidratação do cimento ocorre entre a água de amassamento e os compostos presentes no cimento Portland. Essa reação libera calor para o ambiente e inicia o processo que irá transformar a mistura fluída em sólida (TIBONI, 2007, pg. 43).
Segundo Tiboni (2007, p.44) o mecanismo de hidratação do cimento Portland pode acontecer de dois modos diferentes: o mecanismo de dissolução-precipitação, dominante no estágio inicial, e o mecanismo topoquímico ou hidratação no estado sólido, dominante nos estágios posteriores.
Ainda segundo a autora o mecanismo de dissolução-precipitação consiste na dissolução de compostos anidros em seus constituintes iônicos, na formação de hidratos na solução, e devido sua baixa solubilidade, numa eventual precipitação de hidratos provenientes da solução supersaturada. Em geral, essa reação consiste em 30% da hidratação, entre 3 horas e 24 horas. Os produtos desse tipo de hidratação são chamados de produtos de hidratação interna (inner). A Figura 1 ilustra simplificadamente esse processo.
Figura 1. Esquema da hidratação do cimento Portland: mecanismo dissolução-precipitação, (a) grão de cimento entra em contato com a água; (b) a água dissolve a superfície da partícula de cimento formando uma capa de gel de C-S-H (hidróxido de cálcio); (c) por diferença de pressão (osmótica), rompe-se o gel; (d) a água ataca novamente o gel. O gel vai para uma região menos saturada; (e) o gel cristaliza no caminho.
Fonte: (Tiboni, 2007).
O mecanismo denominado topoquímico ou hidratação no estado sólido do cimento acontece quando as reações ocorrem diretamente na superfície dos componentes do cimento anidro sem entrarem em solução. Pode ocorrer hidratação da partícula residual quando a mobilidade iônica na solução torna-se restrita. Esta etapa independe da temperatura de cura. Os produtos deste tipo de hidratação são chamados de produtos de hidratação externa (outer).
6.3 Resistência do concreto à compressão
A resistência de um material é observada através da capacidade do mesmo resistir a esforços até a sua ruptura, podendo este estado ser identificado com o aparecimento de fissuras.
Segundo Petrucci (2005, p.95) resistência mecânica a compressão é a principal propriedade do concreto no seu estado endurecido. É de conhecimento que o concreto é excelente quando submetido a esforços de compressão e deixa a desejar em esforços de tração.
Normalmente, utiliza-se a resistência à compressão simples para medir a qualidade do concreto. Uma determinada resistência especificada pode ser obtida em menor prazo através de uma cura contínua. Quando a cura é interrompida antes da obtenção da resistência desejada, seja através de fontes naturais, como chuva, por aplicações artificiais de umidade, permitirá obter ganhos em resistência, porém
inferiores ao obtido por processos contínuos (BAUER, 1991, apud DIAS, 2012, p.14).
A resistência do concreto endurecido depende de vários fatores, como o consumo de cimento e água da mistura, o grau de adensamento, o tipo de agregado, etc. Quanto maior for o consumo de cimento e menor for à relação água-cimento, maior é a resistência à compressão. A relação água-cimento determina a porosidade da pasta de cimento endurecida e, portanto, as propriedades mecânicas do concreto. Os concretos que apresentam agregados de seixos arredondados e lisos irão apresentar uma menor resistência do que concretos com agregados britados (ARAÚJO, 2003, p.1).
6.4 Cura do concreto
A cura do concreto é um processo que tem o objetivo de evitar que a água de amassamento evapore, interferindo nas reações de hidratação e, por consequência, no ganho de resistência do concreto. Esta, será a ultima etapa do processo de produção do concreto e deverá ser bem executada de forma a proporcionar os requisitos de qualidade desejados.
A ineficiência no processo de cura prejudicará não só a resistência do concreto como também pode torná-lo mais poroso, tornando-o mais permeável e facilitando a fissuração, o que o torna mais vulnerável aos meios agressivos (DIAS, 2012, p.15). Para a determinação do período de cura mais adequado, deve-se levar em consideração as condições ambientais (umidade, temperatura e agressividade do ambiente) que este concreto esteja submetido. O período mínimo recomendado em geral é de sete dias de cura, ou até que se obtenha 70% da resistência. Para temperaturas abaixo de 4ºC, cuidados devem ser tomados para se evitar danos ocorridos devido ao congelamento, que pode danificar o concreto pela dilatação térmica da água podendo gerar tensões de tração na estrutura (BAUER, 2005, p.202).
A cura do concreto é de suma importância, pois evita a perda de água de amassamento por evaporação. A superfície do concreto deverá ser protegida, garantindo assim um ganho de resistência ao longo do tempo, além de promover maior durabilidade.
6.5 Condições climáticas na região de Sinop
A região de Sinop apresenta clima com características da região Amazônica com temperaturas altas e alternâncias no período de chuva. Ela está inserida na classificação “equatorial super-úmido”, caracterizando-se por valores de precipitação acumulados e com períodos médios de estiagem (SANT’ANNA, 2001, p.13).
Com base nos dados do Instituto Nacional de Meteorologia – INMET (2013), Sinop apresenta um período de outubro a abril, com grande intensidade de chuva e o
restante do ano com baixa precipitação, como é mostrado na Figura 2, que relaciona as precipitações acumuladas mensais.
Figura 2. Precipitações acumuladas mensais do ano de 2012 (INMET, 2013). Fonte: (INMET, 2013)
Durante quatro meses do ano (de maio a agosto), é praticamente nulo o nível de precipitação na cidade, e é o período em que mais se desenvolvem as obras, por não haver chuvas que possam atrasá-las. Por isso, se não for realizado um procedimento de cura de forma correta as estruturas podem não alcançar a resistência pretendida pela rápida saída da água do concreto.
Já o fato de os meses apresentarem um período de precipitação maior, não significa que se deve dispensar os procedimentos de cura nas estruturas, principalmente por não se ter a garantia de que essas precipitações sejam uniformes durante os dias do mês e nem que essas estruturas estejam realmente expostas às chuvas.
Esta região também apresenta temperaturas elevadas e sem grande variabilidade durante o ano. A Figura 3 apresenta o gráfico das temperaturas máximas em cada mês do ano.
Figura 3. Temperaturas médias mensais durante o ano de 2012 (INMET, 2013). Fonte: (INMET, 2013)
Observa-se que no período de estiagem são registradas as temperaturas mais altas, o que é um fato complicador para a cura do concreto, pois, além da ausência das chuvas há as temperaturas altas que ocasionam uma maior evaporação, retirando a água de hidratação do concreto.
Devido à sazonalidade entre o período chuvoso e seco, a região de Sinop/MT apresenta também uma grande variação nos níveis de umidade relativa do ar. A Figura 4 apresenta as umidades médias relativas do ar mensais do ano de 2013.
Figura 4. Umidades relativas do ar mensais durante o ano de 2012 (INMET, 2013). Fonte: (INMET, 2013)
Os dados apresentados acima reforçam a importância da cura, principalmente no período de estiagem, onde se registram baixos volumes de precipitação, altas
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Temperatura Média Mensal (°C)
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Umidade relativa do ar (%)
temperaturas e níveis baixos da umidade do ar. Estes fatores facilitam a retirada da água disponível para a hidratação do cimento. Uma cura inadequada pode trazer problemas graves às estruturas de concreto.
Os valores apresentados acima correspondem ao ano de 2012, com resultados dos 12 meses do ano. Os dados são da estação meteorológica da Gleba Celeste, em SINOP-MT.
7 METODOLOGIA
Este projeto será baseado tanto em estudos teóricos quanto em estudos experimentais.
7.1 Estudo Teórico
O estudo teórico será baseado em livros, artigos e normas com o intuito de reunir um grande número de informações já obtidas e analisadas por outros pesquisadores, elaborar de forma correta a cura e proceder com a análise da resistência à compressão.
7.2 Estudo Experimental
O estudo experimental deste trabalho será realizado nas dependências do laboratório de engenharia civil do Campus Universitário de Sinop-MT da Universidade do Estado de Mato Grosso, localizada na cidade de Sinop.
O concreto feito em laboratório deverá apresentar resistência de 25 MPa, e o projeto de pesquisa será realizado em cinco etapas.
1º etapa: Primeiramente será medido o fator água/cimento através do Slump Test segundo especificado pela ABNT (2008). Posteriormente serão preparados os corpos-de-prova, sendo 40 amostras no total, com dimensões de 10x20 cm (diâmetro x altura), sendo 10 amostras para concreto curado em laboratório para ser rompido com 7 dias e 10 amostras para ser rompido com 28 dias, 10 amostras para concreto curado em sem os critérios previstos pela referida norma para ser rompido com 7 dias e 10 amostras para ser rompido com 28 dias.
2º etapa: Para determinar as condições do ambiente onde se realizará a cura sem os critérios estabelecidos pela ABNT (2008) será feito a medição da temperatura, através de um termômetro, e a umidade será obtida no site do INMET. Logo após será realizado o desmolde das amostras. Os lotes serão submetidos à cura em água potável conforme especificado na norma (ABNT, 2008) e cura sem os critérios da referida norma, apenas em condições ambientais.
3º etapa: Será realizada a análise de fissuras e logo após será feita a ruptura do primeiro lote de corpos de prova segundo especifica a ABNT (2007), sendo 10 amostras curadas em água potável durante 7 dias e 10 amostras deixadas para curar em condições ambientais também no período de 7 dias.
4º etapa: Será realizada a análise de fissuras com o auxílio de um paquímetro, e logo após será feita a ruptura das amostras restantes de corpos-de-prova com idades de 28 dias.
5º etapa: Serão elaboradas as estatísticas dos dados obtidos nas rupturas dos lotes avaliados.
Estas cinco etapas serão realizadas também nos meses de julho e outubro de 2014. Para a realização das etapas acima serão utilizados equipamentos como conjunto
8 RECURSOS MATERIAIS
Para a realização deste projeto de pesquisa será utilizado o laboratório de engenharia civil do Campus Universitário de Sinop da Universidade do Estado de Mato Grosso, para a elaboração dos corpos-de-prova, moldagem, desforma e teste de resistência.
Os agregados e o cimento que serão utilizados para elaboração do concreto serão cedidos pela empresa Construtora Celeiro LTDA.
9 CRONOGRAMA
Legenda:A: Reunir bibliografia.
B: Análise dos materiais e teste do traço.
C: Mistura dos materiais conforme traço definido, Slump Test e moldar os corpos-de-prova. D: Desmolde dos corpos-de-prova e colocá-los para curar.
E: Retirar da cura e avaliar fissuras e resistência (corpos-de-prova com 7 dias). F: Retirar da cura e avaliar fissuras e resistência (corpos-de-prova com 28 dias). G: Análise e discussão dos resultados obtidos.
H: Elaboração das conclusões e revisão final do trabalho. I: Correção.
J: Entrega da versão final.
Ativid.
Prop. Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Períodos do mês 1 ª 2 ª 3 ª 4 ª 1 ª 2 ª 3 ª 4 ª 1 ª 2 ª 3 ª 4 ª 1 ª 2 ª 3 ª 4 ª 1 ª 2 ª 3 ª 4 ª 1 ª 2 º 3 ª 4 º 1 ª 2 ª 3 ª 4 º 1 º 2 º 3 º 4 ª 1 ª 2 ª 3 ª 4 ª 1 ª 2 ª 3 ª 4 ª 1 ª 2 ª 3 ª 4 ª A B C D E F G H I J K
REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND, Guia básico de utilização do cimento Portland. 7. ed. Revisada. São Paulo, 2002. 28p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2008. 12p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739:2007: Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2007. 13p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 67:2008: Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 2008. 8p.
AZEREDO, H. A. O edifício até sua cobertura. 2.ed. São Paulo, SP: Edgar Blucher, 1997.
BASTOS, P. S. dos S. Fundamentos do concreto armado. Notas de aula. Bauru, SP: 2006. 30p.
BAUER, L. A. F. Materiais de construção. 5.ed. Revisada. Rio de Janeiro, RJ: Ed. LTC, v.1, 471 p, 2005.
DIAS, V. G. Análise da resistência mecânica à compressão do concreto submetido a diferentes processos de cura. Sinop, MT: Universidade do Estado de Mato Grosso, UNEMAT, 20p, 2012. (Trabalho de conclusão do curso de Engenharia Civil).
INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA – INMET. Banco de dados nacional. Disponível em: http://www.inmet.gov.br/portal/index. php?r=tempo/graficos > acesso em: 15 de outubro de 2013
PETRUCCI, E. G. R. Concreto de cimento Portland. 14.ed. São Paulo: Globo 2005. 54p.
SANT’ANNA, J. L. História da climatologia no Brasil: gênese, paradigmas e a construção de uma geografia do clima: São Paulo, SP: 367.p, 2001.
SANTOS BASTOS, P. S. Fundamentos do concreto armado. Bauru, SP: Universidade Estadual Paulista, UNESP, 30p, 2006. (Notas de aula).
TIBONI, R. A utilização da cinza da casca de arroz de termoelétrica como componente do aglomerante de compósitos a base de cimento Portland. São Carlos, SP: Universidade de São Paulo, USP, 179p, 2007. (Dissertação de Mestrado).
