O principal componente de base do concreto é o seu aglomerante; o cimento. O cimento é um material seco, finamente puverizado, que por si só não é um aglomerante (no estado seco o pó é inerte), mas desenvolve propriedades aglomerantes como resultado da reação química da hidratação. O cimento hidráulico é chamado de hidráulico porque é ativado apenas na presença da água, quando inicia sua reações físico-química, e após a etapa da hidratação, este cimento fica estável no ambiente aquoso, ou seja, ele passa a ser resistente à água após seu período de cura ( lembrar dos aquedutos de Roma, que resistem à água a 2.500 anos). Hoje em dia, o uso do concreto para barragens e revestimentos de canais de água é algo comum de se encontrar em quase todos os lugares do mundo. Segundo Metha, no ano de 2007, o consumo mundial total do concreto foi estimado em 3 bilhões de toneladas, ou seja, mais ou menos 1 tonelada para cada ser humano vivo. O único material mais consumido pelo homem do que o concreto é a água. Em muitos países, a proporção do consumo do concreto sobre o aço é de 10 para 1. O cimento hidráulico mais comumente usado para fazer concreto é o cimento Portland. CONCRETO – COMPONENTES BÁSICOS
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O principal componente de base do concreto é o seu aglomerante; o cimento.
O cimento é um material seco, finamente puverizado, que por si só não é um
aglomerante (no estado seco o pó é inerte), mas desenvolve propriedades
aglomerantes como resultado da reação química da hidratação.
O cimento hidráulico é chamado de hidráulico porque é ativado apenas na presença
da água, quando inicia sua reações físico-química, e após a etapa da hidratação, este
cimento fica estável no ambiente aquoso, ou seja, ele passa a ser resistente à água
após seu período de cura ( lembrar dos aquedutos de Roma, que resistem à água a
2.500 anos). Hoje em dia, o uso do concreto para barragens e revestimentos de
canais de água é algo comum de se encontrar em quase todos os lugares do mundo.
Segundo Metha, no ano de 2007, o consumo mundial total do concreto foi estimado
em 3 bilhões de toneladas, ou seja, mais ou menos 1 tonelada para cada ser humano
vivo. O único material mais consumido pelo homem do que o concreto é a água.
Em muitos países, a proporção do consumo do concreto sobre o aço é de 10 para 1.
O cimento hidráulico mais comumente usado para fazer concreto é o cimento
Portland.
CONCRETO – COMPONENTES BÁSICOS
COMPOSIÇÕES COM O AGLOMERANTE CIMENTO
Pasta ≠ Argamassa ≠ Concreto ?
Pasta = Aglomerante (cimento) + água
Argamassa = areia + Aglomerante (cimento) + água
Proporções = (3 a 9) (1) (o mínimo para a trabalhabilidade)
Traço = relação de proporções entre os materiais.
Concreto = Aglomerante (cimento) + água + agregados (areia e brita e outros
agregados)
Aglomerante: é um material ativado na presença da água, em geral pulverulento
(pó), que promove a ligação entre os grãos do material inerte (agregado).
aditivos - são os materiais adicionados que não sejam os agregados, cimento ou
água. São adicionados ao concreto imediatamente antes ou durante a mistura dos
componentes para conferir diversas características desejadas.
Aglomerante (cimento) Agregado miúdo (areia) < 4,75 mm
Agregado graúdo > 4,75mm (pedra/ brita) Pasta (cimento e água)
Concreto simples (argamassa e brita) Argamassa (pasta e areia)
HIDRATAÇÃO
primeiras reações químicas da cura, entre os minerais do cimento e a água.
Qdo o cimento é disperso em água, o sulfato de cálcio e os compostos de cálcio
formados a alta temperatura começam a entrar em reação e logo começam a aparecer
os cristais conhecidos como etringita.
CONCRETO – ETAPAS DA CURA
Os cristais fruto da fase de hidratação do cimento se desenvolvem ao redor das
superfícies dos agregados. Estas superfícies dos agregados, em contato com a pasta de
cimento, são conhecidas como a zona de transição (transição entre agregado e pasta).
Os cristais presentes na zona de transição, nas primeiras horas da cura, ainda estão
cheios de água e frágeis. Por este motivo, a zona de transição é a mais frágil nas
primeiras horas da cura. À medida que o nível de umidade vai baixando na zona de
transição, também os cristais vão se endurecendo e equiparando sua resistência à
resistência alcançada na pasta de concreto.
Os concretos, aos 28 dias de cura atingem sua resistência e dureza pretendida. No
entanto, um concreto vai cada vez mais, ao longo do tempo, adquirindo mais resistência
e dureza, aproximando suas características cada vez mais às caracetrísticas da rocha,
ao longo de sua vida útil.
Zonas:
A – pasta de concreto;
B – agregados;
C- zona de transição (em
amarelo)
Abaixo, detalhe de fratura
no concreto pela zona de
transição:
PEGA
É o processo inicial de cura do concreto. O início da pega é a partir
de 3hs do lançamento da mistura e o fim da pega é a partir de 8 hs, qdo já posso pisar
em cima, pois o concreto já estará minimamente resistente.
CURA ÚMIDA
Um mínimo de 7 dias de cura úmida é geralmente recomendado para concretos de
cimento comum. A cura úmida deve ser o método preferencial quando for importante
controlar a fissuração devido à retração por perda de umidade, pois durante a cura
úmida mantém-se o concreto protegido da secagem rápida, através dos recursos:
- regar a superfície do concreto com água;
- proteger a superfície com plásticos, para evitar a evaporação da água.
CURA
O termo cura do concreto envolve uma combinação de condições que
promovem a hidratação do concreto, como tempo, temperatura, umidade, consideradas
imediatamente depois do lançamento de uma mistura de concreto na forma até o prazo
de 28 dias, quando o concreto deve atingir a resistência mínima pretendida.
O concreto, apesar de não ser tão duro nem tão resistente qto ao aço, é bastante
utilizado por 4 razões principais;
1. sua excelente resistência à água - usado como aqueduto desde os
romanos;
2. possue alta capacidade plástica de se moldar na forma e tamanho
necessários aos mais diferentes projetos – ex pesquisar na internet as
imagens das estruturas de Nervi. Esta alta capacidade plástica se dá pelo fato
do concreto fresco apresentar consistência plástica, que favorece o fluxo do
material para o interior das formas;
3. seu baixo custo e a alta disponibilidade de seus componentes;
4. sua característica de aceitar qualquer condição de composição, alterando-se:
traço, agregados, aditivos, etc, ou seja, pode-se criar várias composições de
pastas de concreto diferentes. Não existe a receita de concreto ideal. Existe a
composição mais adequada para cada aplicação necessária, a ser discutida
com o engenheiro responsável pelo dimensionamento do concreto.
UTILIZAÇÃO
Outras boas características do concreto dizem respeito à sua manutenção,
resistência ao fogo e resistência ao carregamento cíclico:
• MANUTENÇÃO – o concreto não corrói, não precisa de tratamento superficial
e sua resistência aumenta com o tempo, necessitando de muito menos
manutenção se comparado ao aço;
• O concreto apresenta elevada RESISTÊNCIA AO FOGO. No entanto é
necessário o recobrimento adequado das armaduras ou dos cabos, para proteger
o aço das deformações em função do aquecimento excessivo;
• RESISTÊNCIA AO CARREGAMENTO CÍCLICO, também chamada de
RESISTÊNCIA À FADIGA. Por regras de dimensionamento de concreto as
tensões no concreto são limitadas a cerca de 50% da tensão máxima, e com isso
o concretos não sofrem riscos de exposição à fadiga. O que isto quer dizer? Quer
dizer que o concreto nunca é dimensionado com proporções delgadas que
possam fazer o concreto sofrer esforços repetitivos de elasticidade que o
levariam à ruptura. Para entender o que é a ruptura por fadiga lembre-se dos
movimentos repetitivos feitos em um clipes. Após algumas repetições o aço do
clipes entra em fadiga e rompe-se.
aqueduto romano que ia das Lagoas de Salomão para Jerusalém
EXEMPLOS DE LONGEVIDADE
DO CONCRETO
Os aquedutos romanos tinham que percorrer longas distâncias mantendo
declividades constantes para provocar o curso normal da água. Para isto os trajetos
dos aquedutos costumavam ser retos, perfurando montanhas com os dutos de
concreto ou atravessando os vales com a construção dos arcos feitos em pedra
(unidas pela pasta de concreto).
Declividade constante no percurso da água Dutos de concreto
Arcos em pedra e concreto
Durante a construção dos arcos, os romanos escoravam a forma de arco com
estruturas de madeira que só eram retiradas após a colocação da pedra final,
denominada “pedra chave”, também conhecida como a “pedra fundamental”. Esta pedra
trava a estrutura, que a partir do fechamento desta forma de arco torna-se estável e
passa a distribuir as cargas estruturais atuantes para seus pontos de apoio laterais.
Arcos do aqueduto romano - francês “Pont du Gard”
Outro exemplo do sistema de abastecimento e saneamento hidráulico do império
romano era o sistema de esgôto criado, batizado de “cloaca máxima”, que
também foi construído com arcos de pedra e concreto.
O Panteão atravessou os séculos e chegou à atualidade em bom estado de
conservação. O local, cujo diâmetro da planta baixa (45m) é igual à altura da cúpula,
erguido para servir de morada dos deuses, representa um dos marcos da engenharia
e arquitetura romanas. Permaneceu por 18 séculos como o maior vão aberto em
concreto. Observe-se o tamanho das pessoas em relação à altura.
Como executaram tal cúpula apenas com um concreto
que não era armado?
- As cúpulas, proporcionalmente estáveis, assim como
os arcos, conseguem transferir as cargas estruturais
atuantes para as bases laterais;
-As peças moldadas inferiores eram mais espessas. À
medida que subiam, as espessuras das peças
moldadas iam diminuindo para adquirir mais leveza;
- os moldes criavam espaços quadrados ocos,
simulando nervuras, que além de decorarem o teto da
cúpula a deixava mais leve;
- o ponto central, de maior instabilidade da cúpula, não
recebia concreto, mas uma abertura de 9 metros de
diâmetro, que ilumina o espaço.
O concreto pode ser classificado em 3 amplas categorias, com base em sua massa
específica:
• concreto de densidade normal - com areia natural e pedregulhos ou agregados
britados, com massa específica na ordem de 2.400 kg/m3. É o mais comumente
usado para fins estruturais.
• concreto leve - para aplicações aonde é desejado uma relação mais alta entre
resistência e peso. É possível reduzir a densidade do concreto pelo uso de agregados
naturais ou processados termicamente com menor densidade de massa. No conjunto
o concreto leve fica com massa menor do que 1800 kg/m3
• concreto pesado - usado em blindagem contra radiação. Produzido com agregados
de alta densidade e geralmente possue massa específica maior do que 3200 kg/m3
CLASSIFICAÇÕES
O concreto classificado em função da resistência à compressão:
• concreto de baixa resistência - menos de 20 Mpa;
• concreto de resistência moderada - de 20 Mpa a 40 Mpa - usado para a maioria
das obras estruturais;
• concreto de alta resistência - maior de 40 Mpa - usado para aplicações especiais
CONCRETO ARMADO
O concreto armado pode ter surgido da necessidade de se aliar as qualidades do
concreto (resistência à compressão e durabilidade) com as do aço (resistências à
tração), com as vantagens de poder assumir qualquer forma, com rapidez e
facilidade, conferindo a necessária resistência à tração ao concreto e proporcionando
a necessária proteção do aço contra a corrosão.
O concreto é um material que apresenta alta resistência às tensões de
compressão, porém, apresenta baixa resistência à tração (cerca de 10 % da sua
resistência à compressão).
Assim sendo, é necessário juntar ao concreto um material com alta resistência à
tração, com o objetivo deste material, disposto convenientemente, resistir às tensões
de tração atuantes.
Com esse material composto (concreto e armadura – barras de aço), surge então o
chamado “concreto armado”, onde as barras da armadura absorvem as tensões
de tração e o concreto absorve as tensões de compressão.
CONCRETO ARMADO
O conceito de concreto armado envolve ainda o fenômeno da aderência, que é
essencial e deve obrigatoriamente existir entre o concreto e a armadura, pois não
basta apenas juntar os dois materiais para se ter o concreto armado.
Para a existência do concreto armado é imprescindível que haja real solidariedade
entre ambos o concreto e o aço, e que o trabalho seja realizado de forma conjunta.
Em resumo, pode-se definir o concreto armado como “a união do concreto simples
e de um material resistente à tração (envolvido pelo concreto) de tal modo que
ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes”.