PROPRIEDADES
GERAIS DO CONCRETO
Existem vários tipos de concretos especias, como o
concreto autoadensável, concreto refrigerado, concreto posreativo, concreto
translucido, concreto colorido, concreto com fibras, que são utilizados de acordo
com necessidades de cada projeto.
Sua resistência e durabilidade depende da proporção
entre os materiais que o constituem. A mistura entre os materiais constituintes
é chamada de dosagem ou traço.
A água adicionada contribui para a reação química
que transforma o cimento portland em uma pasta aglomerante. Se a quantidade de
água for muito pequena, a reação não ocorrerá por completo e também a
facilidade de se adaptar às formas será comprometida, porém se a quantidade for
superior a ideal, a resistência diminuirá em função dos poros que ocorrerão
quando este excesso for evaporado.
A porosidade tem influência na impermeabilidade e
na durabilidade das estruturas fabricadas com concreto. A proporção entre a
água e o cimento utilizados na mistura é chamada de fator água/cimento. E as
proporções entre areia e brita na mistura tem influência na facilidade de se
adaptar às formas e na resistência.
Materiais constituintes do concreto:
§
Aglomerante
— cimento portland;
§ Agregado Miúdo — areia natural
ou artificial (pó de pedra beneficiado), pó de pedra;
§ Agregado Graúdo — pedra britada
ou seixo natural;
§ Aditivo — plastificante, retardador de pega;
As características
fundamentais de um material estrutural de construção são sua capacidade de
resistência às forças a que estará submetido e sua durabilidade. Durante décadas, o concreto teve sua resistência à compressão
amplamente estudada; no início obtinha-se baixa resistência. O aprofundamento do conhecimento sobre as
propriedades e microestruturas do concreto somado ao aperfeiçoamento dos
métodos de cálculo e do avanço tecnológico propiciaram a obtenção de
elevadas resistências à compressão.
As estruturas
passaram a suportar maiores cargas e, por conta disso, incrementou-se a taxa de
armadura e adotou-se o uso de concretos com maior slump.
Com o tempo constatou-se
que o concreto também envelhece e que, além dos cuidados considerados em sua dosagem,
produção e aplicação, é necessário levar em conta esse envelhecimento, a fim de
aumentar sua expectativa de vida útil.
A garantia de
durabilidade das estruturas de concreto marcará o desenvolvimento da construção
civil neste século, como evidenciado pelo processo de revisão das normas em
todos os países desenvolvidos e em desenvolvimento. O concreto do próximo
século guardará pouca semelhança ao de hoje. Embora uma resistência maior do
concreto aos 28 dias, para um dado fator água/cimento, possa ser vantajosa
economicamente, existem desvantagens como consequência.
O concreto moderno, tendo a mesma resistência aos 28 dias do que um
concreto antigo pode ser feito com um fator água/cimento maior e um teor de
cimento menor. Ou seja, mais água e menos cimento.
Essas duas mudanças simultâneas resultaram num concreto moderno mais
poroso, com maior permeabilidade, e que, como consequência, é mais propicio à
penetração de agentes agressivos e mais sensíveis à carbonetação. E como não há
um crescimento significativo da resistência do concreto após 28 dias, fica
eliminada a melhoria da qualidade da estrutura no longo prazo. Antigamente esta
era uma garantia adicional ao usuário, mesmo não sendo considerada em projeto.
O concreto moderno é um concreto menos durável.
DURABILIDADE DO CONCRETO
O conceito de
durabilidade não deve ser confundido com o período de vida útil do concreto,
que é o período em que a estrutura mantém as características iniciais de
projeto até o grau de deterioração atingir certo limite tolerável. A partir
deste ponto, o concreto entra em sua vida residual, tornando necessária a
intervenção técnica e a realização dos procedimentos de reparo, a fim de tornar
as condições de segurança, funcionalidade e estética semelhantes às do projeto
ou mesmo superiores.
A grande maioria dos
casos de degradação de estruturas é atribuída à corrosão das armaduras por
perda da passivação resultante da carbonetação ou penetração de cloretos no
concreto de recobrimento.
Portanto, a qualidade
do concreto de recobrimento e sua resistência aos agentes agressivos, como os
cloretos e dióxido de carbono, desempenham papel fundamental no prolongamento
do período de iniciação das patologias de corrosão das armaduras, qualidade que
pode ser traduzida em baixa permeabilidade e suficiente espessura.
REDE DE POROS
A maioria das
propriedades do concreto depende mais da estrutura física dos produtos de
hidratação – a rede porosa – que da sua composição química. Depois do início de
pega do concreto e durante a fase de hidratação, a pasta de cimento endurecida
é composta por hidratos pouco cristalizados de diversos compostos, que
constituem um material coloidal com superfície específica com massa cerca de
500 vezes maior que a do cimento que lhe deu origem (POWERS, 1967), contendo
gel, cristais de hidróxido de cálcio Ca(OH)2, cimento não hidratado, vazios
cheios de água e outros componentes.
A quantidade de água
necessária para hidratar o cimento corresponde, em geral, a 23% da massa do
cimento anidro. A solução, denominada água não evaporável, é combinado ou
hidrata o cimento, no entanto, para que se dê a hidratação total do cimento é
necessário que exista água suficiente não só para reagir quimicamente com o
cimento formando o gel, mas para encher os microporos que se vão formando
Para relações
água/cimento baixas (0,20 a 0,38), o volume de capilares é reduzido,
produzindo-se uma pasta de cimento muito densa, o que é francamente vantajoso
em termos de durabilidade. Se o concreto fissurar, as partículas de cimento não
hidratadas poderão reagir com a água, que vai penetrando nas fissuras e
contribui para a sua colmatação. Em termos de resistência, o fato de existirem
partículas de cimento não hidratadas totalmente é benéfico, atuando como
inclusões na matriz de hidrossilicatos.
A densidade da pasta
de cimento hidratado traz consequências mecânicas em nível de transferência de
tensões na interface com o inerte, pois o concreto funciona como verdadeiro
material compósito, onde os inertes são componentes ativos cujas propriedades
elásticas influenciam as respectivas propriedades do concreto.
PERMEABILIDADE
No sentido restrito
das palavras, dizem respeito ao volume de fluido viscoso escoado através de
sistema poroso, em regime laminar e permanente, com vazão de água numa direção,
causado por um gradiente de pressão que atravessa uma seção do concreto. Esse
fenômeno é regido pela lei de Darcy, sendo o escoamento laminar não turbulento
e permanente.
RESISTIVIDADE
ELÉTRICA
Resistividade
elétrica é a propriedade que define a dificuldade com que os íons se movimentam
no concreto, ou seja, controla o fluxo de difusão dos íons através da solução
aquosa presente nos poros do concreto, sendo altamente sensível ao teor de
umidade de equilíbrio e à temperatura do concreto.
A resistividade
elétrica do concreto e o acesso de oxigênio à armadura constituem os dois
principais elementos controladores do processo eletroquímico que gera o
fenômeno da corrosão de armaduras.
As adições de
substâncias, como sílica ativa, escória de alto forno e cinza volante,
influenciam significativamente na resistividade elétrica do concreto, tanto
mais quanto maior o seu módulo de finura.
Quanto maior a
atividade iônica do eletrólito, menor a resistividade elétrica do concreto,
sendo que um aumento na relação água/aglomerante na umidade relativa do
ambiente ou eventual presença de íons agressivos, como Cl-, SO42-, H+ e outros,
reduzirá significativamente a resistividade do concreto. Portanto, a resistividade elétrica é altamente
influenciada pelo teor de umidade do concreto.
RETRAÇÃO TÉRMICA
O concreto-massa está sujeito às
elevações consideráveis de temperatura nas primeiras idades, devido às reações
exotérmicas de hidratação do cimento. O aquecimento causa expansão que, sob
restrição, provoca tensões de compressão. Nessa idade, o módulo de elasticidade
do concreto é baixo e a relaxação da tensão é alta, portanto, a tensão de
compressão é pequena a ponto de poder ser desprezada.
Após atingir um pico máximo de
temperatura e expandir seu volume, o concreto contrai-se até equilibrar a sua
temperatura com a do meio ambiente, atingindo, assim, a temperatura de
equilíbrio. Esse processo, denominado retração térmica, faz com que o concreto
fissure.
Nessa fase inicial, o concreto ganha
rapidamente resistência e rigidez, gerando tensões expansivas que, se
ultrapassarem sua resistência à tração, levam à fissuração.
Os
principais fatores que influenciam a retração térmica são: condições climáticas
durante a execução, temperaturas médias da região, temperatura de lançamento,
quantidade e tipo de materiais empregados, geometria da estrutura, propriedades
do concreto endurecido, tipo de cura, altura das camadas de lançamento e seus
intervalos de execução e dimensionamento das juntas de contração.
COEFICEÊNTE DE EXPANÇÃO TÉRMICA (α)
É a relação entre a variação volumétrica
de uma massa de concreto e a correspondente variação de temperatura, obtida
pela resultante de dois coeficientes de expansão: do agregado e da argamassa.
Como
a proporção de agregado graúdo em relação à massa de concreto é bastante
grande, o coeficiente de expansão depende praticamente do tipo e quantidade do
agregado adotado.
DIFUSIVIDADE
|
Indica
a velocidade de dissipação de calor para o ambiente. Depende do tipo e dimensão
máxima do agregado.
Concretos
com maior difusividade iniciam a queda de temperatura em idades menores e,
consequentemente, apresentam maior tendência à fissuração.
CAPACIDADE DE ALONGAMENTO (εF)
A
capacidade de alongamento ou deformação do concreto é a máxima deformação que
ele apresenta quando submetido à solicitação de tração.
Porém,
o concreto possui a característica da fluência, que é sua capacidade de
deformar-se ao longo do tempo sob carga constante. A fluência ocorre com o
resfriamento da massa de concreto, logo, a capacidade de alongamento é superior
à obtida por uma solicitação rápida, ou seja, a capacidade de alongamento do
concreto deverá ser acrescida de uma parcela devido à fluência.
Fontes:
Concreto-
Wikpédia, a enciclopédia livre.
PRINCÍPIOS
FUNDAMENTAIS PARA PROJETAR ESTRUTURAS DURÁVEIS EM CONCRETO REFRIGERADO Petronilho
e Associados Tecnologia das Construções Ltda. Edson Petronilho Caio
Sígolo Outubro de 2011.
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