AVALIAÇÃO DO MÓDULO DE DEFORMAÇÃO DO CONCRETO EM DIFERENTES IDADES E COM DIFERENTES RELAÇÕES ÁGUA/CIMENTO. - PDF
Download "AVALIAÇÃO DO MÓDULO DE DEFORMAÇÃO DO CONCRETO EM DIFERENTES IDADES E COM DIFERENTES RELAÇÕES ÁGUA/CIMENTO."
Valdomiro Cerveira Sacramento
1 Leonardo E. Guimarães Deusair R. dos Santos AVALIAÇÃO DO MÓDULO DE DEFORMAÇÃO DO CONCRETO EM DIFERENTES IDADES E COM DIFERENTES RELAÇÕES ÁGUA/CIMENTO. Monografia apresentada à Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás para obtenção do título de especialista em Construção Civil. GOIÂNIA 1999.
2 Leonardo E. Guimarães Deusair R. dos Santos AVALIAÇÃO DO MÓDULO DE DEFORMAÇÃO DO CONCRETO EM DIFERENTES IDADES E COM DIFERENTES RELAÇÕES ÁGUA/CIMENTO. Monografia apresentada à Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás para obtenção do título de especialista em Construção Civil. GOIÂNIA 1999.
3 Leonardo E. Guimarães Deusair R. dos Santos AVALIAÇÃO DO MÓDULO DE DEFORMAÇÃO DO CONCRETO EM DIFERENTES IDADES E COM DIFERENTES RELAÇÕES ÁGUA/CIMENTO. Monografia apresentada à Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás para obtenção do título de especialista em Construção Civil. Orientador Prof. Dr. Enio Pazini Figueiredo GOIÂNIA 1999.
4 A minha esposa Flôr e aos nossos filhos Daniel, Fernanda e Deborah. Deusair
5 Para Angela, Frederico, Marco Paulo, Nadja Maíra,Valéria e Gabriela, pelo estímulo recebido. Leonardo
6 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS...I LISTA DE TABELAS...III RESUMO...IV 1 - INTRODUÇÃO CONCRETO Materiais Aglomerantes Cimento Portland Agregados Água Estrutura do Concreto Propriedades do Concreto Propriedades do Concreto Fresco Trabalhabilidade Fatores que Afetam a Trabalhabilidade Propriedades do Concreto Endurecido Resistência aos Esforços Mecânicos Porosidade e Permeabilidade Estabilidade Dimensional Durabilidade PARTE EXPERIMENTAL Caracterização dos Agregados Definição dos Traços Confecção dos Corpos-de-Prova Realização de Ensaios e Apresentação dos Resultados Análise dos Resultados CONSIDERAÇÕES FINAIS...56 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...57
7 LISTA DE FIGURAS Figura Classificação dos aglomerantes...4 Figura Seção polida de um corpo-de-prova de concreto...16 Figura Representação diagramática da zona de transição e da matriz de pasta de cimento no concreto...18 Figura Tipos de água associados ao silicato de cálcio hidratado Figura Caracterização dos módulos de deformação Figura Parâmetros que exercem influência sobre o módulo de deformação do concreto Figura Causas físicas da deterioração do concreto Figura Tipos de reações químicas responsáveis pela deterioração do concreto...35 Figura Resistência à compressão (MPa) aos 3 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Resistência à compressão (MPa) aos 7 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Resistência à compressão (MPa) aos 14 dias de idade, com diferentes relações a/c Figura Resistência à compressão (MPa) aos 28 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Resistência à compressão (MPa) aos 56 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Resistências à compressão (MPa) nas diversas idades, com diferentes relações água/cimento Figura Módulo de deformação (GPa) aos 3 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Módulo de deformação (GPa) aos 7 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Módulo de deformação (GPa) aos 14 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Módulo de deformação (GPa) aos 28 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Módulo de deformação (GPa) aos 56 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Módulo de deformação (GPa) nas diversas idades, com diferentes relações água/cimento... 49
8 Figura Resistências à compressão (MPa) e Módulos de deformação (GPa) aos 3 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Resistências à compressão (MPa) e Módulos de deformação (GPa) aos 7 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Resistências à compressão (MPa) e Módulos de deformação (GPa) aos 14 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Resistências à compressão (MPa) e Módulos de deformação (GPa) aos 28 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Resistências à compressão (MPa) e Módulos de deformação (GPa) aos 56 dias de idade, com diferentes relações água/cimento Figura Resistências à compressão (MPa) e Módulos de deformação (GPa) nas diversas idades, com diferentes relações água/cimento Figura Resistências à compressão (MPa) nas diversas idades e com diferentes relações a/c Figura Módulos de deformação (GPa) nas diversas idades e com diferentes relações a/c Figura Resistências à compressão (MPa) e Módulos de deformação (GPa) nas diversas idades e com diferentes relações a/c... 55
9 LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 Proporção aproximada dos principais compostos do cimento Portland produzido no Brasil... 6 Tabela Classificação dos cimentos Portland normalizados pela ABNT... 8 Tabela Percentuais de adições incorporadas aos cimentos Portland compostos... 9 Tabela Limites máximos de ocorrência de materiais deletéreos em agregados Tabela Características dos agregados Tabela Consumo de cimento por metro cúbico de concreto Tabela Resistências à compressão (MPa) nas diversas idades, com diferentes relações água/cimento Tabela Módulos de deformação (GPa) nas diversas idades, com diferentes relações água/cimento... 43
10 RESUMO Este trabalho tem por objetivo apresentar um estudo referente ao módulo de elasticidade do concreto convencional. Foram moldados 50 unidades de corpos de prova cilíndricos de 15 cm x 30 cm, sendo 10 unidades para cada das seguintes relações água/cimento: 0,45; 0,50; 0,55; 0,60; 0,65. Procedeuse uma avaliação das deformações elásticas e das resistências à compressão dessas amostras visando avaliar qual importância deve ser atribuída a cada um desses parâmetros na decisão de como e quando se proceder o descimbramento de peças estruturais. Os corpos de prova foram ensaiados nas idades de 3 dias, 7 dias, 14 dias, 28 dias e 56 dias.
11 1- INTRODUÇÃO Desde que se desenvolveu a tecnologia para produção do cimento Portland, no século passado, o uso do concreto com esse aglomerante tem aumentado continuamente, chegando em 1994 a um volume da ordem de 5,5 bilhões de toneladas (MEHTA e MONTEIRO, 1994). As razões que levaram à produção e utilização do concreto de cimento Portland, em tão larga escala, estão principalmente no fato de que o mesmo possui excelente resistência à água, facilidade de ser moldado em variadas formas e tamanhos, e ainda, de ser fabricado com materiais disponíveis na maior parte do planeta, o que o torna economicamente viável. Até a década de 70 o concreto era considerado um material resistente e inerte. Devido aos crescentes problemas que surgiram a partir de então, em concretos relativamente jovens, vários estudos vem sendo desenvolvidos visando conhecer melhor as propriedades deste material, que fatores as influenciam e como se pode melhorá-las, a fim de o tornar resistente e durável. Assim, projetistas e construtores já têm se preocupado, não somente com os esforços mecânicos que incidirão sobre as estruturas, mas também como concebê-las para uma vida útil prolongada. Estruturas bem dimensionadas, confeccionadas com concretos bem dosados e executados, normalmente são peças resistentes e duráveis. Mas, apesar de todos esses cuidados, ao se executar elementos fletidos de grandes dimensões, não raro surgem os problemas das deformações excessivas, os quais podem comprometer a estabilidade das peças, colocando em risco os seus usuários ou causando efeitos visuais e psicológicos indesejáveis. As causas associadas a estas deformações podem se relacionar às suas resistências aos esforços mecânicos, as quais são usualmente previstas pelos calculistas e evitadas; mas podem principalmente, estarem relacionadas ao módulo de deformação do concreto, o que nem sempre recebe atenção devida por parte desses profissionais, ora no momento dos dimensionamentos, ora ao se proceder o descimbramento destas estruturas. Esse trabalho tem por objetivo despertar nos profissionais que trabalham com o projeto e a execução de estruturas de concreto armado, uma maior preocupação na avaliação do módulo de deformação, em particular para o caso de peças fletidas, impondo a observação deste ítem na solicitação de dosagem do concreto e na escolha da época certa para o descimbramento, evitando assim problemas com as deformações excessivas. O trabalho apresenta-se dividido em 4 capítulos, a partir deste capítulo 1 de introdução. No segundo capítulo são feitas considerações sobre o concreto, abordando seus materiais, estrutura e propriedades. O terceiro capítulo trata da parte experimental, lançamento e interpretação dos resultados dos ensaios realizados. No quarto e último capítulo são apresentadas as conclusões e considerações finais.
12 2 - CONCRETO MATERIAIS O concreto é um material constituído de agregados miúdos e graúdos, mergulhados em um meio contínuo aglomerante. Os agregados miúdos e graúdos são partículas ou fragmentos de material quase sempre inertes, não tendo assim reações químicas expressivas com a água. Por se tratarem de materiais baratos são usados como enchimento no concreto. Para obtenção da pasta aglomerante utiliza-se, mais comumente, o cimento Portland em solução aquosa. O cimento é um material pulverulento e ligante que propicia a união entre os agregados. Além da pasta e dos agregados, o concreto apresenta também diferentes tipos de vazios, os quais vão exercer influências importantes nas suas propriedades. Para uma melhor compreensão do tema, cada um dos materiais que compõem o concreto será analisado a seguir AGLOMERANTES Os aglomerantes são materiais ligantes que, em reação química com a solução aquosa, irão compor o meio ligante necessário à união dos agregados. Podem ser classificados em ativos e inertes. Os inertes são aqueles que endurecem pela secagem, tal como a argila. Os aglomerantes ativos se dividem em aéreos e hidráulicos. Os aglomerantes ativos aéreos endurecem pela ação química do CO 2 do ar e, depois de endurecidos, não resistem ao contato com água, razão pela qual não serão avaliados, já que não despertam interesse como aglomerante para o concreto. São exemplos de aglomerantes aéreos o gesso e a cal aérea.os aglomerantes ativos hidráulicos são os que endurecem através de reações com água e ainda dão origem a um produto resistente à mesma. Um exemplo destes aglomerantes é o cimento Portland. Esquematicamente, os aglomerantes podem ser classificados como mostra a Figura 2.1.
13 AGLOMERANTES INERTES Endurecem pela secagem. Ex.: Argila ATIVOS Endurecem pela AÉREOS ação do CO 2 do ar. Depois Endurecem pela ação do CO 2 do ar. Depois de endurecidos não resistem ao contato com a água. Ex.: Gesso Endurecem HIDRÁULICOS através de reações com a água, Endurecem através de reações com a água, dando origem a um produto resistente à mesma. Ex.: Cimento Portland FIGURA Classificação dos aglomerantes. O cimento Portland será objeto de atenção especial, tendo em vista ser o aglomerante mais usado para produção do concreto CIMENTO PORTLAND O cimento Portland é um aglomerante hidráulico produzido pela moagem do clinquer, que consiste basicamente de silicatos de cálcio hidráulicos, com uma ou mais formas de sulfato de cálcio, como um produto de adição. Os clínqueres são nódulos de 5 a 25 cm de diâmetro de material sinterizado, produzido quando uma mistura de matérias-primas de composição pré-determinada é aquecida a altas temperaturas. (ASTM C 150, citada por MEHTA e MONTEIRO, 1994). Em princípio, todos os materiais contendo cal, sílica, alumina e ferro serviriam para fabricação de cimento; na prática o fator determinante para a escolha dos materiais será o custo final do produto e, para se chegar a um custo final satisfatório, há que se considerar a facilidade para extração da matéria-prima e a compatibilização da mesma com o sistema de processamento da fábrica com o produto que se pretende obter. Sendo o C 3 S e o C 2 S os principais componentes do cimento Portland, as matérias-primas para produção do mesmo devem fornecer cálcio e sílica nas proporções adequadas. A pedra calcárea, o giz, o mármore e as conchas do mar são as fontes industriais mais comuns de cálcio. As argilas e xistos argilosos são as fontes preferidas de sílica complementar na mistura de matéria-prima para obtenção de silicatos de cálcio.
14 Por conterem alumina (Al ), óxidos de ferro (Fe ) e álcalis, as argilas propiciam a formação de silicatos de cálcio a temperaturas bem mais baixas do que o habitual, graças ao efeito mineralizante deste compostos. Se estes compostos não ocorrem nas matérias-primas em quantidades suficientes, há necessidade de acrescentá-los, adicionando outros materiais como bauxita e minério de ferro. Como resultado aparecerá na composição final do produto o aluminato tricálcico (C 3 A) e o ferroaluminato de cálcio (C 4 AF). A Tabela 2.1 mostra as proporções aproximadas de cada componente contido no clínquer do cimento Portland no Brasil. TABELA 2.1 Proporção aproximada dos principais compostos do cimento portland produzido no Brasil (Petrucci, 1987). COMPOSTO PROPORÇÃO (%) C 3 S C 2 S C 3 A 6-13 C 4 AF 5-10 Na fase final da produção do cimento, o clinquer é moído com um percentual de 3 a 5% de gesso, para regular a pega do mesmo. O cimento Portland só adquire propriedades adesivas quando misturado em água. Isto acontece porque a reação de hidratação do cimento, que é uma reação química do cimento com a água, gera produtos que têm características de pega e endurecimento. Isto significa que o cimento anidro não tem propriedades aglomerantes. A química do concreto é basicamente a química das reações dos componentes do cimento Portland com a água. Conhecer com detalhe estas reações químicas é de fundamental importância para quem produz e para quem trabalha com cimento Portland. Desta forma, é muito importante conhecer as transformações da matéria, as variações de energia e a velocidade de hidratação do cimento. Só assim se terá certeza de estar produzindo ou empregando o produto adequado em cada situação. Com relação ao calor de hidratação, o que se sabe é que os compostos do cimento Portland são produtos de reações a altas temperaturas que não estão em equilíbrio e por isso estão em estado de energia elevada. Quando um cimento é hidratado, os compostos reagem com a água para atingirem estados estáveis de baixa energia, e o processo é acompanhado pela liberação de energia na forma de calor (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
15 O calor de hidratação do cimento pode se tornar um problema nas concretagens de grandes volumes de concreto ou solução nas concretagens em temperaturas muito baixas.os aspectos físicos do concreto também devem ser conhecidos para melhor aplicação desta tecnologia. Assim, o enrijecimento é a perda de consistência da pasta plástica. A plasticidade é função direta da água livre e a perda da água causa enrijecimento. A pega indica a solidificação da massa plástica. O início da solidificação é o início da pega e a solidificação completa é o fim da pega. Esta solidificação demanda um tempo que, no Brasil, deve iniciar após 1 hora do preparo e não deve ser maior que 10 horas. O endurecimento é o ganho de resistência com o tempo. Os cimentos Portland, como os demais aglomerantes, podem receber adições ou serem compostos com outros produtos visando produzir cimentos com características especiais, quais sejam, de alta resistência inicial, de baixo calor de hidratação, de alta resistência aos sulfatos, entre outras. Outra maneira de se conseguir estes resultados é alterando o proporcionamento de seus componentes. Assim, para se obter um cimento com menor calor de hidratação, substitui-se parte do cimento por escória de alto-forno ou pozolana, que desprendem menor calor de hidratação que o cimento. Pode-se obter resultado semelhante aumentando a proporção de C 2 S que produz menor calor de hidratação, diminuindo-se o C 3 S e C 3 A, que produzem altos calores de hidratação. Para produção de um cimento que propicie altas resistências iniciais, deve-se diminuir a proporção de C 2 S, já que o mesmo, por ser atacado lentamente pela água, não contribui significativamente para a resistência nas primeiras idades. Por outro lado, aumentando as quantidades de C 3 A e C 3 S e a finura do cimento, obter-se-ão resistências iniciais mais elevadas. Para se obterem cimentos resistentes a sulfatos, adota-se, na composição do mesmo, um limite máximo de 5% de C 3 A. A Tabela 2.2 mostra os tipos de cimentos normalizados no Brasil. TABELA Classificação dos cimentos portland normalizados pela ABNT SIGLA DENOMINAÇÃO ESPECIFICAÇÕES CP.I Cimento Portland comum NBR-5732 CP.I-S Cimento Portland comum com adição NBR-5732 CP.II-E Cimento Portland composto com escória NBR CP.II-Z Cimento Portland composto com pozolona NBR CP.II-F Cimento Portland composto com filler NBR CP.III Cimento Portland de alto forno NBR-5735 CP.IV Cimento Portland pozolânico NBR-5736 CP.V-ARI Cimento Portland de alta resistência NBR-5733
16 A escória de alto forno, a pozolana e o filler calcáreo presentes nos cimentos Portland compostos e CP III e CP IV são responsáveis por uma grande economia de custos, já que propicia uma economia razoável de energia, que é um dos principais componentes de custos dos cimentos. A escória de alto-forno e a pozolana, devido às suas dimens ões bastantes reduzidas, permitem o preenchimento dos espaços capilares, evitando microfissuração da massa, aumentando assim a resistência a médio e longo prazo, a impermeabilidade e, conseqüentemente, a durabilidade do concreto. A Tabela 2.3 mostra os limites de teores de adições aos cimentos compostos especificados pela NBR Os valores estão expressos em percentual em relação à massa do cimento Portland comum. TABELA 2.3 Percentuais de adições incorporadas aos cimentos portland compostos. SIGLA ESCÓRIA POZOLANA FILLER CP.II-E 6 a a 10 CP.II-Z 0 6 a 14 0 a 10 CP.II-F a AGREGADOS Os agregados são partículas ou fragmentos de material que não têm reações químicas expressivas com a água e são usados com um meio cimentante, para formar um concreto ou uma argamassa de cimento hidráulico. Os agregados freqüentemente empregados em concreto são provenientes de rochas britadas, fragmentos rolados nos leitos dos cursos d água (cascalho de rio), cascalho de campo, materiais encontrados em jazidas, provenientes de alterações de rocha, escórias de alto forno, cinza volante, concreto reciclado, resíduos selecionados de rejeitos urbanos e argila expandida. Quanto à sua granulometria, os agregados podem ser classificado em miúdos (areia, pó de pedra, filler, cinza volante) e graúdos (brita, cascalho rolado, concreto reciclado, escórias). A NBR 7211 classifica como agregados graúdos aqueles de tamanho maior que 4.8 mm e como agregados miúdos as partículas de agregados que se situam entre 75 µm e 4.8 mm. De acordo com a mesma norma, os fillers são as partículas de agregados inferiores a 75 µm, isto é, o material que passa na peneira n.º 200 da ABNT. Quanto ao peso, os agregados podem ser classificados em pesados, normais e leves. As argilas expandidas e as pedras-pomes são consideradas leves. Normais são as britas, areias e os cascalhos. As pesadas ou de alta densidade são as britas de hematita e barita.
17 Quanto à sua origem, os agregados podem ser classificados em naturais (seixo rolado, areias), naturais britados (britas, areias artificiais) e artificiais resultantes de processos industriais (argila expandida, escória de alto-forno e cinza-volante). As características físicas e químicas dos agregados que são importantes para a tecnologia do concreto incluem porosidade, granulometria, absorção de água, forma, textura superficial das partículas, resistência à compressão, módulo de elasticidade, composição mineralógica e pureza. Estas características derivam da composição da rocha, das condições de exposição da mesma, do sistema de produção e da origem do agregado. Os agregados de boa qualidade têm resistência mecânica superior à da pasta de aglomerante. Os agregados são fundamentais na determinação da resistência, da estabilidade dimensional, da durabilidade, da trabalhabilidade e dos custos das misturas de concreto. Do ponto de vista econômico, a utilização de agregados reduz o consumo de pasta e, conseqüentemente, de cimento, diminuindo o custo do concreto. (DAFICO, 1999; PETRUCCI, 1987). As rochas podem ser classificadas, de acordo com sua origem, em ígneas, sedimentares e metamórficas. No Brasil, a pedra britada é o agregado mais usado, principalmente nos grandes centros, onde, muitas vezes, há dificuldade para se obter agregados naturais (seixo rolado, areias), naturais britados (britas, areias artificiais) e artificiais resultantes de processos industriais (argila expandida, escória de alto-forno e cinza-volante). Assim, as rochas mais usadas para produção dos agregados graúdos são as basálticas e as graníticas (grupo de rochas ígneas). As rochas ígneas são formadas pelo resfriamento do magma (material rochoso em fusão) acima, abaixo, ou próximo da superfície terrestre. A velocidade de resfriamento do magma determina a cristalinidade e a granulação destas rochas. Resfriamentos lentos produzem minerais cristalinos com granulação grosseira (acima de 5 mm). Resfriamentos rápidos produzem cristais menores e granulação fina. Rochas sedimentares são rochas estratificadas, usualmente depositadas debaixo d água ou acumuladas através da ação do vento ou do gelo. Os pedregulhos, areias, siltes, argilas, arenito, quartzito e calcáreo são exemplos de rochas sedimentares. Rochas metamórficas são rochas ígneas ou sedimentares que tiveram sua textura original alterada, bem como a estrutura cristalina e a composição mineralógica, devido a processos físicos e/ou químicos. Os mármores, o xisto, o filito e o gnaisse são exemplos de rochas metamórficas. A crosta terrestre é constituída 95% de rochas ígneas e 5% de rochas sedimentares.
18 As rochas ígneas resfriadas a velocidade baixa (grande profundidade), conhecidas como intrusivas geralmente fornecem agregados de excelente qualidade, tendo em vista sua granulação de média a grosseira, sua resistência, sua granulometria, sua baixa porosidade e absorção de água, bem como não reagir com os álcalis de concreto de cimento Portland. (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Os agregados leves, com massa unitária menor que kg/m 2, são usados na produção de concretos isolantes, concretos para blocos de alvenaria, concretos para enchimento e, em alguns casos, para uso estrutural. Os agregados pesados produzem concretos que variam de kg/m 3 até kg/m 3 e são usados nas blindagens, contra radiação nuclear. As rochas adequadas para produção destes agregados possuem predominantemente dois minerais de bário, vários minerais de ferro e um de titânio. As jazidas de agregados muitas vezes estão contaminadas por substâncias deletéreas de origem mineral ou orgânica, tais como torrões de argila, material pulverulento, sais solúveis, partículas frágeis. Muitas destas substâncias podem ser removidas por lavagem (ex: argila, sais solúveis, materiais pulverulentos). A NBR 7211 estabelece os limites máximos percentuais de ocorrência destas substâncias nos agregados. A Tabela 2.4 mostra os limites máximos de ocorrência de materiais deletéreos em agregados, segundo a NBR TABELA 2.4 Limites máximos de ocorrência de materiais deletéreos em agregados. SUBSTÂNCIAS MATERIAIS PERCENTUAIS Argila Agregado miúdo 1,50 Argila Agregado graúdo 0,25 Material pulverulento Agregado miúdo- concreto sujeito a desgaste superficial 3,00 Material pulverulento concretos Agregado miúdo- outros 5,00 Material pulverulento Agregado graúdo 1,00 Matérias Carbonosas Agregado miúdo 1,00
19 Na hipótese de não poderem ser removidas e superarem estes limites, os agregados devem ser descartados. Os torrões de argila são prejudiciais ao concreto, tendo em vista que afetam a resistência mecânica e a durabilidade. Os materiais pulverulentos (< mm) são constituídos de siltes e argilas. A matéria orgânica presente nos agregados, geralmente partículas de húmus, prejudica a resistência do concreto. Uma parte do húmus é ácida e pode ser removida por água (PETRUCCI, 1987). A mica, os restos vegetais, os sais solúveis (cloretos e sulfatos) e os grãos friáveis também prejudicam a qualidade do concreto. Certos agregados reagem com os álcalis do cimento, provocando a expansão e a deterioração do concreto. Segundo A. D. Courow, citado por DAFICO, a ação deletéria proveniente da atividade agregado-cimento decorre dos seguintes fatores: Quantidade e velocidade de liberação de Ca(OH) 2 durante a hidratação do cimento; Teor de álcalis do cimento (mais de 0.6% de equivalente alcalino); Finura do cimento; Composição do cimento ÁGUA A água a ser usada no preparo do concreto não deve conter impurezas que possam provocar reações entre ela e os compostos do cimento que sejam prejudiciais ao concreto. Poucas quantidades de impurezas, dependendo de sua natureza, muitas vezes podem ser toleradas. A água, com agentes agressivos, utilizada no preparo do concreto, tem ação menos intensa sobre o mesmo, já que a agressão ao concreto termina com o término da ação do agente. A mesma água, agindo permanentemente sobre o concreto, estará sempre renovando o agente agressivo, provocando efeitos mais nocivos. Assim, os maiores males provocados pela água de amassamento têm mais a ver com o excesso de água do que com a presença de impurezas (PETRUCCI, 1987). Sempre que houver dúvida com relação à qualidade de determinada água, deve -se fazer ensaios para verificar a influência das impurezas sobre o tempo de pega, a resistência mecânica e a estabilidade de volume. Alguns danos provocados pelas impurezas contidas na água podem ser previstos, a saber: carbonatos e bicarbonatos de sódio, potássio e magnésio (acima de 0.1%) aumentam a cal do cimento, alteram o tempo de pega e afetam a resistência; a magnésia dos carbonatos e bicarbonatos (acima de 0.1%) vai formar a etringita ao reagir com aluminato tricálcico;
20 sódio e o potássio dos carbonatos e bicarbonatos aumentam o teor de álcalis do cimento, provocando a reação álcali-agregado; cloreto de sódio (acima de 2%) provoca corrosão de armaduras; sulfato e o cloreto de magnésio (acima de 4%) prejudicam a resistência dos concretos; sulfato de cálcio em presença de C 3 A forma o sulfaluminato de cálcio, um composto expansivo que provoca destruição dos concretos (DAFICO, 1993). A água do mar, com concentração máxima de 3% de sais, pode ser usada para preparo de concreto não armado de baixas resistências. As águas ácidas podem ser usadas no concreto desde que o ph seja superior a 3. Com relação à quantidade de água a se utilizar para preparo de um concreto, sabe-se que: Dentro do campo dos concretos plásticos, a resistência aos esforços mecânicos, bem como as demais propriedades do concreto endurecido, variam na razão inversa da relação água/cimento. (ABRAMS, citado por PETRUCCI, 1987). A relação água/cimento ou fator água/cimento é expressa pela relação, em massa, das quantidades de água e cimento usadas no preparo do concreto. A utilização de uma relação água/cimento adequada vai propiciar a elaboração de um concreto de boa consistência, trabalhabilidade, resistência aos esforços mecânicos e durabilidade. Com relação ao custo, fica evidente que, ao se utilizar a relação água/cimento adequada, estará sendo utilizada a quantidade de cimento que, atendendo as especificações de projeto, propicia o melhor custo ESTRUTURA DO CONCRETO O concreto tem uma estrutura muito heterogênea e complexa. O conhecimento da estrutura e das propriedades de cada constituinte do concreto e da relação entre elas é fundamental para se conhecer a estrutura do concreto. Desta forma é fundamental o conhecimento das estruturas da pasta aglomerante, dos agregados e da zona de transição entre eles. A estrutura de um sólido é constituída pelo tipo, a quantidade, o tamanho, a forma e a distribuição das fases presentes na mesma. A macroestrutura é a estrutura visível a olho nu, a estrutura grosseira. A microestrutra é a porção de uma macroestrutura aumentada microscopicamente. A Figura 2.2 mostra a macro-estrutura do concreto, onde se distinguem os agregados e o meio ligante. (MEHTA E MONTEIRO, 1994)
21 FIGURA Seção polida de um corpo-de-prova de concreto. Pelo exame da Figura 2.2 distinguem-se claramente duas fases do concreto, que são as partículas de agregado e a pasta contínua endurecida, que é o meio ligante. Em nível microscópico, começam a aparecer as complexidades da estrutura de concreto. Desta forma as duas fases da estrutura não estão distribuídas homogeneamente, uma em relação à outra, nem são em si mesmas homogêneas. Em algumas áreas a pasta é tão densa quanto o agregado e em outras é altamente porosa. Assim, se vários corpos de prova de concreto contendo a mesma quantidade de cimento e diferentes quantidades de água, forem examinados em diferentes espaços de tempo, pode-se observar que, em geral, o volume de vazios capilares na pasta decresce na razão direta do fator água/cimento e inversa da idade de hidratação. Os principais sólidos presentes na pasta de cimento hidratado são: Os silicatos de cálcio hidratado (CSH gel ou gel de tobermorita) que compõem de 50 à 60% do volume de sólidos da pasta de cimento Portland completamente hidratado, daí ser a mais importante na determinação das propriedades da pasta; Hidróxido de cálcio (ou portlandita) que constitui de 20 a 25% do volume de sólidos; Os Sulfoaluminatos de cálcio, que ocupam de 15 a 20% do volume de pasta que favorece a formação de etringita, a qual pode dar origem ao C 4 ASH 18, que torna o concreto vulnerável ao ataque de sulfatos; Grãos de clinquer não hidratados que poderão remanescer na microestrutura da pasta dependendo do grau de hidratação da mesma.