Conteúdo especializado de arquivo: o artigo preserva reivindicações históricas, tabelas e diagramas sobre argamassa de cimento e concreto, mas não é um projeto de mistura, especificação de material, plano de concretagem, cálculo estrutural, guia de teste ou avaliação de um elemento existente. A composição, propriedades, classe de exposição, consistência, método de instalação, cuidado, controle de qualidade e valores de projeto devem ser determinados por especialistas responsáveis de acordo com o objeto específico, materiais declarados e padrões válidos.
Savo Kusić está hoje focado em janelas de madeira, janelas de madeira-alumínio, janelas personalizadas, portas e pedidos de orçamento. Este artigo permanece como arquivo histórico e não representa uma oferta de projeto, fabricação, ensaio ou execução de estruturas de concreto.
Dados gerais
A composição da argamassa de cimento ou a composição do concreto de um pilar, estrutura de mezanino de concreto armado, elemento de concreto processado, laje de calçada, arco de ponte ou estrada de concreto, será considerada satisfatória, em regra, se o elemento construtivo em questão for executado com a menor quantidade de material e mão de obra, de forma que seja suficientemente durável e adequado ao fim a que se destina. O que deve ser considerado permanente e adequado à finalidade deve ser definido caso a caso: portanto, antes de iniciar a construção de um edifício, é necessário determinar quais propriedades a argamassa e o concreto devem ter em termos de resistência à compressão, resistência à flexão, resistência às intempéries, estanqueidade, etc.
A tarefa do empreiteiro de construção é garantir que os valores das propriedades individuais atendam aos valores exigidos. As propriedades do concreto podem ser grandemente influenciadas se o conhecimento disponível hoje for usado.
Condições para fazer concreto com propriedades homogêneas
Se a resistência à compressão de um elemento de construção após 28 dias for 40 MPa, ou se para o concreto de uma estrutura de pavimento for necessário que a resistência à flexão após 28 dias seja 4,5 MPa, então esses valores limites não devem ser excedidos em nenhum lugar; o valor limite inferior pode estar próximo do valor condicional. Se limites mais restritos forem atendidos durante a execução do objeto, melhor o empreiteiro executará sua tarefa. É muito prejudicial se os valores condicionados ficarem muito aquém de certos - mesmo que apenas alguns - lugares.
Valores históricos e receitas: As figuras, proporções, marcações, cuidados e limites abaixo foram transferidos do artigo original para preservar o conteúdo. Eles não devem ser usados como uma receita moderna, critérios de aceitação ou substitutos para o projeto da mistura, testes de laboratório, declarações de materiais, plano tecnológico e regulamentos aplicáveis.
Resistência à compressão de argamassa de cimento e concreto
O tamanho da resistência à compressão depende em grande parte das propriedades do cimento, da quantidade de cimento, da quantidade e composição da areia e do agregado, da quantidade de água no concreto durante a instalação, do método de instalação, etc.
Tabela 1. A influência da quantidade de agregado na mesma quantidade de argamassa.
1. Cimento
As resistências à compressão da argamassa de cimento e do concreto foram determinadas por observações anteriores e são definidas por regulamentos.
2. Quantidade de cimento
De acordo com a fig. 1a, a resistência à compressão aumenta com o aumento da quantidade de cimento se a proporção de argamassa no concreto permanecer a mesma, enquanto a quantidade de cimento na argamassa aumenta e a consistência do concreto se mantém constantemente inalterada. Se a quantidade de argamassa permanecer inalterada e apenas a quantidade de agregado aumentar ou diminuir, a resistência mudará apenas ligeiramente, desde que a quantidade de argamassa seja suficiente para conter todos os grãos do agregado. A resistência à compressão do concreto não aumentará indefinidamente com o aumento da quantidade de cimento - apenas até um certo limite. Após esse limite, o aumento da resistência será insignificante em relação ao preço, que aumentará significativamente com o aumento da quantidade de cimento. A quantidade ideal de cimento para concreto 1 m3 é 300-350 kg.
Tabela 2. A influência da quantidade de areia no concreto.
3. Quantidade de argamassa no concreto
A resistência à compressão do concreto é determinada pela resistência da argamassa, conforme confirmado pelas tabelas 1 e 2. Isto só é válido se a resistência do agregado for superior à resistência da argamassa e se a quantidade de argamassa for suficiente para cobrir de forma abrangente os grãos grossos do agregado.
4. Composição granulométrica do agregado
A utilização do ligante será alcançada em toda a sua extensão se a composição granulométrica dos agregados no concreto corresponder às proporções mostradas graficamente na figura 2. Na Figura 2, a curva totalmente estendida se aplica a rios e cascalhos britados. Esta curva mostra que 25% do agregado total deve passar por uma peneira com abertura #0,2mm; 65% deve passar pela peneira de diâmetro #3mm. O limite superior do agregado é determinado por uma peneira com diâmetro de #7mm.
Os padrões atuais para determinação da composição granulométrica de agregados são diferentes. Existem quatro frações agregadas: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm e 16/31,5mm. As categorias agregadas são determinadas dependendo da quantidade de grãos com excesso de peso e baixo peso.
Fig. 1.
Fig. 2.
5. A influência da quantidade de água no concreto fresco
A resistência à compressão do concreto depende em grande parte da quantidade de água adicionada. A menor quantidade de água na qual o concreto atinge a maior resistência é obtida quando, durante a compactação ou vibração do concreto, aparecem sinais de “sudorese” claramente perceptíveis, ou seja, quando uma fina camada de leite de cimento se forma durante a compactação. Com um aumento adicional na quantidade de água, a resistência à compressão diminui. Neste caso, o fator água-cimento está em primeiro lugar - a relação entre a massa de água e a massa de cimento para 1 m3 de concreto. O fator água-cimento ideal para alcançar uma hidratação completa é 0,38 - 0,42. Na prática, isso é difícil de conseguir e esses valores são derivados experimentalmente, mas certamente são almejados. Se a quantidade de água for insuficiente, o cimento não conseguirá hidratar totalmente e o concreto não atingirá a resistência projetada. Adicionar água quando não é necessário também “sufoca” o concreto, fazendo com que ele não atinja a resistência projetada. Após a instalação do concreto, é necessário cuidar dele regularmente durante os próximos sete dias. Nutrir envolve pulverizar/regar a superfície do concreto para compensar a água evaporada e para que o cimento possa hidratar conforme planejado.
6. Efeito da temperatura
Ao construir edifícios na estação fria, o concreto deve ser armazenado de forma que não fique exposto à influência do gelo antes que o endurecimento tenha progredido até o ponto em que a resistência à compressão seja de pelo menos 10 MPa. Se este procedimento for realizado sem mais delongas, o efeito necessário pode ser alcançado em primeiro lugar adicionando anticongelante, acelerador, etc. O anticongelante evita o congelamento da água no concreto preparado e os aceleradores aceleram o processo de hidratação, que é extremamente lento no inverno. Também pode ser utilizado cimento de aluminato, que é particularmente adequado para trabalhos em clima frio, se se tratar de edifícios mais pequenos. Se o betão num estado saturado de água for frequentemente exposto a repetidos congelamentos e descongelamentos (por exemplo, no caso de instalações hidrotécnicas), então a destruição pode ser esperada se o betão no início do congelamento tiver uma resistência à compressão inferior a 15 MPa. No caso de altas temperaturas do ar e dos materiais, o concreto deve ser mantido constantemente úmido e fresco. Também é obrigatório cobrir a massa de concreto fresco com qualquer material que impeça o aquecimento da superfície do concreto. Sob a influência de altas temperaturas (acima de 50 °C) o desenvolvimento da resistência à compressão do concreto é imprevisível se os cuidados não forem adequados.
Segurança e desempenho: pó de cimento e concreto fresco podem danificar os olhos, a pele e o trato respiratório, e misturadores, bombas, vibradores, cofragens, escoras e elementos pesados apresentam riscos mecânicos adicionais. Os aditivos não são adicionados arbitrariamente, nem são utilizadas referências históricas de clima frio e quente sem receita aprovada, fichas técnicas, plano de concretagem, equipamento de proteção e supervisão.
Resistência à tração do concreto
A resistência à tração do concreto depende em grande parte do tamanho da seção transversal dos corpos de prova. Ao aumentar a seção transversal dos corpos de prova, obteve-se uma menor resistência à tração. Ao testar os prismas da seção 400 cm2, que foram feitos da mistura usual para concreto armado e após terem envelhecido por cerca de três meses em ar úmido, foram obtidas resistências à tração de cerca de 1,2-2 MPa. Misturas especiais para tubos, etc. renderam cerca de 4 MPa e ainda mais, se a espessura dos corpos de prova correspondesse à espessura usada na prática. Para concreto projetado (concreto projetado preparado no canteiro de obras), foi obtido até 3,6 MPa. O alongamento do concreto até a ruptura medido em milímetros em 1m foi encontrado em média 0,07-0,13 mm/m.
A resistência à tração do concreto é insignificante em comparação com sua resistência à compressão. Em quase todos os casos é utilizado concreto armado, que possui armaduras projetadas para suportar as forças de tração no elemento. Considera-se que o concreto não suporta nada em tensão, por isso os projetistas estão do lado da segurança. A resistência à tração do concreto é dez vezes menor que a resistência à compressão do concreto.
Resistência à tração do concreto durante a flexão
A resistência à flexão de vigas de concreto com seções retangulares é maior que a resistência à tração de corpos das mesmas dimensões. Isto se deve principalmente ao fato de que o coeficiente de alongamento do concreto cresce mais rápido que a carga, de modo que a distribuição de tensões assumida pelo método usual de cálculo não é realizada. Em uma viga exposta à flexão, a maior tensão de tração ocorre apenas no plano limite da correia tensionada, e quando a carga está no meio da viga, mesmo apenas na borda externa de uma seção.
A magnitude da resistência à flexão de corpos com 28 dias de idade, feitos de concreto macio ou líquido, foi 2-6 MPa; vigas feitas de concreto compactado, amostras de concreto projetado, bem como amostras de concreto projetado, velhas por vários meses e armazenadas primeiro em estado úmido e depois em estado seco, deram resultados de resistência à flexão de 3,2 MPa. Para placas feitas do mesmo material que foram mantidas sob água por 8 dias, foi determinado o valor de resistência à flexão de 6,3 MPa.
Encolhimento, dilatação e fluência do concreto
Encolhimento e inchaço. Rachaduras de encolhimento. Tensões de retração. Se corpos de concreto mantidos úmidos forem expostos à secagem, a secagem começará na superfície e progredirá em direção ao interior. Por fora, o concreto pode estar quase seco ao ar enquanto seu núcleo ainda está úmido. A camada seca tende a encolher, o núcleo úmido não, ou encolherá apenas em pequena extensão. Como resultado, em tal corpo de concreto, aparecem tensões de tração nas superfícies externas e tensões de compressão no núcleo.
Se as tensões de tração excederem a resistência à tração do concreto, aparecerão fissuras devido à retração que penetram mais profundamente ou mais superficialmente em direção ao núcleo e aparecerão em locais de menor resistência. À medida que a secagem avança, o núcleo encolhe gradualmente, as tensões de tração nas superfícies externas diminuem.
Fig. 3.
Fig. 4.
A quantidade de retração do concreto depende do tipo de cimento, da quantidade de cimento, da quantidade de água durante a preparação, da composição granulométrica e da elasticidade do agregado pétreo, bem como da idade, e principalmente da forma de manutenção e do clima, e em grande medida das dimensões do elemento de concreto.
Alterações longitudinais do concreto em pilares e vigas expostas a carregamentos de longa duração. Rastejamento do concreto. Os pilares que permaneceram sob a carga admissível em um porão seco por três anos, e eram feitos de concreto de composição comum, eram constantemente encurtados conforme a fig. 3 e significativamente mais do que colunas iguais, mas descarregadas. Essas deformações, que ocorrem lentamente, superando o grau de retração do concreto descarregado, são chamadas de “fluência”. O grau de fluência depende da composição do concreto, do tamanho e duração da carga, bem como da umidade do concreto. O concreto úmido rasteja muito menos do que o concreto seco, fig. 4. O concreto que foi seco por um longo período sem exposição à carga se arrasta apenas ligeiramente sob carga. Durante a carga de tensão, a fluência ocorre de forma semelhante à da carga de compressão, fig. 5.
Creep do concreto, ou seja, o escoamento constante do concreto sob carga resulta em um aumento na participação da armadura no recebimento da carga no concreto armado, o que no caso de pilares fortemente armados pode levar a um alívio significativo do próprio concreto.
Fig. 5.
Rachaduras e deformações: as tendências de retração e fluência mostradas não são uma base suficiente para avaliar rachaduras, deflexões, capacidade de suporte ou durabilidade de um objeto específico. São necessárias inspeção, documentação, medições e cálculos para a construção existente; para uma nova construção, o projeto, as propriedades do material, as condições ambientais, a sequência de construção e os regulamentos válidos são relevantes.
Resistência ao deslizamento entre armadura e concreto
As barras de reforço em construções de concreto armado devem receber totalmente as forças de tração quando, durante o tensionamento, a resistência do concreto for excedida devido à retração do concreto e à influência de forças externas. Para este efeito, é necessário que a armadura possa transferir as suas cargas para o betão através das superfícies de contacto com o betão, para que a ancoragem da armadura não rompa sob as cargas permitidas. A ancoragem é feita por ganchos nas extremidades das barras. Os tipos de barras de armadura existentes, e a divisão é feita com base nas nervuras transversais, são: B500A (barra lisa), B500B (barra com nervuras em uma direção) e B500C (barra com nervuras em duas direções) direção).
Reforço e camada protetora: marcações históricas, descrição das nervuras e método de ancoragem não são a base para a seleção ou detalhamento do reforço atual. O tipo de aço, diâmetro, junta, ancoragem, sobreposição, espaçamento, camada protetora e instalação são determinados pelo projeto e confirmados por documentação rastreável e inspeção no canteiro de obras.
Resistência da argamassa de cimento e concreto ao desgaste
Argamassas conforme fig. 18 também são particularmente bons nesse aspecto; no que diz respeito à composição granulométrica, geralmente devem ser seguidas as instruções acima relativas à resistência à compressão. Além disso, recomenda-se uma pedra que apresente alta resistência ao desgaste e ao impacto. Os aditivos mais resistentes do que uma boa pedra dura aumentam a resistência ao desgaste do concreto se tiverem tamanho e formato de grão adequados. O concreto úmido se desgasta mais rapidamente do que o concreto seco; a umidade ajuda no lixamento.
Resistência do concreto às intempéries
Quando for necessário definir as condições para a produção de betão resistente às intempéries, deve-se, em primeiro lugar, partir da experiência adquirida em estruturas previamente construídas. Em primeiro lugar, deve-se prestar atenção ao seguinte:
- Como escolher uma pedra? - Muitas vezes há dificuldades na escolha da pedra por razões de economia, se é necessário usar uma pedra que, como a areia britada ou a brita, se tornaria plana e, portanto, causaria um mau assentamento do concreto, ou se é uma pedra com resistência insuficiente às influências climáticas. A este respeito, devem ser estabelecidos requisitos rigorosos, de que apenas pedra com boa resistência às intempéries seja utilizada para betão exterior.
- Que quantidade de cimento é necessária para o concreto? - Nas superfícies externas o concreto deve ser suficientemente impermeável à água. Para tanto, pode-se utilizar o que foi determinado sobre a influência da composição granulométrica do concreto na permeabilidade à água e, com base nisso, determinar a quantidade necessária de cimento. Algumas quantidades ideais de cimento variam entre 300-350 kg por m3 de concreto, mas isso pode variar muito de caso para caso (depende de muitos fatores).
- Que tipo de granulação e quais propriedades da composição granular do concreto devemos buscar? - Depende de caso a caso - agregado fluvial é mais favorável, composição desigual; o agregado triturado pode ser de melhor qualidade em alguns aspectos, mas possui grãos pontiagudos que podem ser prejudiciais em algumas misturas de concreto.
- Qual resistência do concreto é necessária? - Esta questão é muito mais difícil de responder do que as que já foram discutidas. Portanto, todas as propostas anteriores referem-se a oportunidades limitadas. Para resolver este problema, foram realizados vários testes que mostraram qual a resistência que o concreto deve ter para permanecer resistente ao congelamento e descongelamento cíclicos por muito tempo. Concluiu-se que o concreto, antes de ser repetidamente exposto ao congelamento e descongelamento, deveria apresentar uma resistência à compressão de pelo menos 15 MPa. Se o concreto for processado externamente, serão necessárias resistências maiores; nesse caso, é recomendado fornecer pelo menos 25 MPa.
- Qual consistência de concreto é adequada? - Quanto à consistência do concreto, atualmente existe o entendimento de que se deve ter cuidado com o concreto moldado, pois com sua grande quantidade de água auxilia na excreção, cujas consequências se manifestam na forma como aparece em cada camada concretada uma camada mais ou menos pronunciada de argamassa de granulação fina e rica em água. Essa argamassa tem menos resistência, maior poder de absorção de água, etc.
- Até que ponto a forma do objeto deve ser levada em consideração? - Se, por exemplo, a superfície exterior for nivelada, mais neve e gelo são retidos numa parte significativa do betão do que quando a parede é tratada com superfícies lisas. A imersão pode durar muito tempo e, portanto, o congelamento e o descongelamento no estado úmido são mais comuns. O objetivo é manter a neve, o gelo e os detritos no edifício o mais curto possível.
No caso de o betão ser processado pelo exterior, deve-se ter em conta que, como resultado, a permeabilidade à água geralmente aumenta e que grandes pedaços de agregado que ficam na superfície são quebrados com a ferramenta do cortador de pedra. Se o concreto tratado contiver armadura, é necessário cuidado especial para preservar suficientemente o efeito protetor do concreto (camada protetora) para a armadura. A penetração de água no concreto pode ser evitada até certo ponto por meio de revestimentos/aditivos.
A durabilidade não é determinada por um único valor: a exposição à água, geada, sais, desgaste e ação química requer uma seleção coordenada de materiais, uma camada protetora projetada, instalação e cuidados controlados, drenagem resolvida, inspeções e manutenção regulares. Um revestimento ou aditivo por si só não pode compensar composição incorreta, má instalação, fissuras, camada protetora insuficiente ou retenção de água não resolvida.