3. Propriedades do concreto

3.1 propriedades do concreto

é uma pedra conglomerada artificial feita essencialmente de cimento Portland,água e agregados. Quando misturada pela primeira vez a água e o cimento constituem uma pasta que reúne todas as peças individuais de agregado para fazer uma mistura de plástico. Uma reação química chamada hidratação ocorre entre a água e o cimento, e a normalidade de concreto muda de um plástico para um estado sólido em cerca de 2 horas. Em seguida, o concreto continua a ganhar força à medida que cura. Uma curva típica de ganho de força é mostrada na Figura 1. A indústria adoptou a resistência de 28 dias como ponto de referência, e as especificidades referem-se frequentemente a ensaios de compressão de cilindros de betão esmagados 28 dias após a sua realização. A força resultante é dada a designação de f ° c

Durante a primeira semana a 10 dias de cura, é importante que o concreto não bepermitted para congelar ou secar porque qualquer um destes, ocorrências seria verydetrimental para o desenvolvimento da resistência do concreto. Teoricamente, se mantido em um ambiente úmido, concreto vai ganhar força para sempre, no entanto, em termos práticos, cerca de 90% de sua força é ganha nos primeiros 28 dias.

o betão quase não tem resistência à tracção (normalmente medida em cerca de 10 a 15% da sua força de compressão) e, por esta razão, quase nunca é utilizado sem alguma forma de reforço. A sua força de compressão depende de muitos factores, incluindo a qualidade e a proporção dos ingredientes e o ambiente de cura. O único fator de resistência mais importante é a proporção da água utilizada em comparação com a quantidade de cimento.Basicamente, quanto menor esta proporção, maior será a força final de concreto. (Thisconcept was developed by Duff Abrams of the Portland Cement Association in the early 1920s and is in worldwide use today.) Uma razão w/c mínima (razão água-cimento) de cerca de 0,3 por peso é necessária para garantir que a água entra em contato com todas as partículas de cimento (assegurando assim a hidratação completa). Em termos práticos, os valores típicos estão nos 0,4 a 0.6 a fim de obter uma consistência viável, de modo a que o betão fresco possa ser colocado nas formas e em torno de varões de reforço muito espaçados. As curvas de tensão típicas para as várias forças do betão são apresentadas na Figura 2 . A maioria dos concretos estruturais têm valores de f ‘ na gama de 3000 a 5000 psi. No entanto, as camadas mais baixas de edifícios de arranha-céus, por vezes, utilizam betão de 12.000 ou 15.000 psi para reduzir as dimensões da coluna que, de outra forma, seriam excessivamente grandes. Mesmo que o valor 2 indique que o limite máximo que o concreto pode suportar antes de esmagar varia inversamente com a força, um valor de 0,003 é normalmente tomado (como uma medida simplificadora) para utilização no desenvolvimento de modelos.

como o concreto não tem uma porção linear da sua curva de tensão-tensão, é difícil medir um módulo adequado de elasticidade. Para betão até cerca de 6000 psi pode ser aproximada como

(1)

em que w é o peso unitário (pcf), f ‘ é a resistência do cilindro (psi).(É importante que as unidades de f’C sejam expressas em psi e não em ksi sempre que a esquarinha é tomada). A densidade de peso do concreto armado usando areia normal e grés é de cerca de 150 pcf. Se 5 pcf isso é permitido para o aço e w é tomado as145 na Equação (1), em seguida,

(2)

E valores assim calculados provaram ser adequados para uso em deflectioncalculations.
como curas de betão encolhe porque a água não utilizada para hidratação evapora-se gradualmente da mistura endurecida. Para os grandes elementos contínuos, esta diminuição pode resultar no desenvolvimento de uma tensão excessiva à tracção, em especial se um elevado teor de água provocar uma grande diminuição. O concreto, como todos os materiais, também sofre mudanças de volume devido aos efeitos térmicos, e em tempo quente o calor do processo de hidratação exotérmica adiciona a este problema. Uma vez que o concreto é fraco em tensão, muitas vezes irá desenvolver fissuras devido a essas mudanças de temperatura e de rinque. Por exemplo, quando um concreto recém-colocado se expande devido à mudança de temperatura, ele desenvolve estresse de compressão interna como supera o atrito entre ele e a superfície do solo. Mais tarde, quando a terra de concreto diminui à medida que endurece) e tenta contrair-se, não é suficientemente forte para resistir às mesmas forças de fricção. Por esta razão, as articulações de contracção são frequentemente utilizadas para controlar a localização das fissuras que inevitavelmente ocorrem e as chamadas armaduras de temperatura e deformação são colocadas em direcções em que o reforço ainda não foi especificado por outras razões. O objectivo deste reforço é acomodar as tensões de tracção resultantes e minimizar a largura das fissuras que se desenvolvem.

para além das estirpes causadas por retracção e efeitos térmicos, o betão também apresenta deformidades de deformação. O rastro está a aumentar a deformação que ocorre quando um material suporta um elevado nível de stress durante um longo período de tempo. Sempre que cargas constantemente aplicadas (tais como cargas mortas) causam tensões de compressão significativas a ocorrer, rasteira irá resultar. Num feixe, por exemplo, a deflexão adicional a longo prazo devida à deformação pode ser duas vezes superior à deflexão elástica inicial.a forma de evitar este aumento da deformação consiste em manter as tensões devidas a cargas sustentadas a um nível baixo. Isto é geralmente feito adicionando compressionsteel.

3.2 proporções de mistura

os ingredientes de betão podem ser proporcionais em peso ou volume. O objectivo é proporcionar a força e a capacidade de trabalho desejadas a um custo mínimo. Por vezes, existem requisitos correspondentes, tais como resistência à abrasão, durabilidade em climas duros ou Impermeabilidade à água, mas estas propriedades estão geralmente relacionadas com a resistência. Por vezes, especificam-se os pormenores de uma maior resistência, embora um valor de f inferior tivesse satisfeito todas as exigências estruturais.

como mencionado anteriormente, é necessária uma baixa relação água-cimento para se obter uma forte secretação. Parece, pois, que, ao manter-se o teor de cimento elevado, se pode utilizar água suficiente para uma boa capacidade de trabalho e ainda ter uma relação w/c baixa. O problema é que a aplicação é o mais caro dos ingredientes básicos. O dilema é facilmente visto nos gráficos químicos da Figura 3.

uma vez que os maiores tamanhos de agregado têm áreas de superfície relativamente menores (para o creme para o revestimento) e que menos água significa menos cimento, é frequentemente dito que se deve usar o maior tamanho prático do agregado e a mistura prática mais rígida. (A maior parte dos edifícios são construídos com uma dimensão máxima agregada de 3/4 a 1 em, sendo os tamanhos maiores impedidos pela proximidade dos varões para betão.)

uma boa indicação do teor de água de um terreno de mistura, pelo que a exequibilidade) pode ser obtida a partir de um teste padrão de queda. Neste ensaio, um cone de metal de 12 metros de altura é preenchido com betão fresco de uma forma especificada. Quando o cone é levantado, a massa de concreto”cai” para baixo (Figura 4) e a queda vertical é referida como a queda.A maioria das misturas de concreto tem quedas na faixa de 2 a 5 – em.

3.3 cimento Portland

os ingredientes brutos do cimento Portland são minério de ferro, cal, alumina e sílica, que são usados em várias proporções, dependendo do tipo de cimento que está sendo feito. Estes são fundidos e disparados num forno para produzir um clínquer. Após o resfriamento, o clínquer é terreno de verifinaria (a cerca de textura do pó de talco) e uma pequena quantidade de gesso é adstrita para retardar o tempo de ajuste inicial. Existem cinco tipos básicos de cimento Portland inuse hoje.:

• Tipo I – uso Geral

• Tipo II – Sulfato de resistir, de concreto em contato com a alta de sulfato de solos

• Tipo III – Alta precoce força, que ganha força mais rápido do que o Tipo I, permitindo formas de ser removidos mais cedo

• Tipo IV – Baixo calor de hidratação, para uso em construção maciça

• Tipo V – Grave sulfato de resistir

o Tipo I é o menos caro e é usado para a maioria das estruturas de concreto. O TypeIII é também frequentemente utilizado porque permite reutilizar rapidamente os formulários, permitindo reduzir o tempo de construção. É importante notar que enquanto o tipo III ganha strengfaster do que o tipo I, ele não toma seu conjunto inicial mais cedo).

3.4 agregados

o agregado fino (areia) é constituído por partículas que podem passar através de um 3/8 em peneiro;os agregados grosseiros têm um tamanho superior a 3/8 polegadas. Os agregados devem ser limpos, duros e bem classificados, sem planos de clivagem naturais como os que ocorrem em ardósia ou xisto.A qualidade dos agregados é muito importante, uma vez que representam cerca de 60% a 75% do volume de betão; é impossível fazer concreto com agregados pobres. A classificação do agregado fino e grosso é muito significativa porque ter uma gama completa de tamanhos reduz a quantidade de pasta de cimento necessária. Os agregados bem classificados tendem a tornar a mistura mais viável também.

o betão Normal é feito com areia e pedras, mas o betão leve pode ser utilizado como subprodutos industriais, tais como escórias expandidas ou argila como agregados leves. Esta substância pesa apenas 90 a 125 pcf, sendo mais difíceis de obter devido aos agregados mais fracos. No entanto, podem realizar-se economias consideráveis em termos de auto-peso do edifício, o que pode ser muito importante quando se constrói sobre determinados tipos de solo. O concreto isolante é feito usando perlite e vermiculite, pesa apenas cerca de 15 a 40 pcf e não tem valor estrutural.

3,5 misturas

misturas são produtos químicos que são adicionados à mistura para fins especiais ou para preencher certas condições de construção. Existem basicamente quatro tipos: agentes de transporte aéreo, agentes de exequibilidade, agentes de retardo e agentes de aceleração.

em climas onde o betão será exposto a ciclos de degelo frio, o ar é misturado de forma flexível com o betão na forma de milhares de milhões de pequenas bolhas de ar com cerca de 0,004 de diâmetro. As bolhas fornecem vias interligadas para que a água perto da superfície possa escapar à medida que se expande devido a temperaturas geladas. Sem a formação de ar, a superfície de betão quase sempre se desprende quando sujeito a congelação e degelo repetidos. (A formação em ar também tem o efeito colateral muito benéfico de aumentar a empregabilidade sem um aumento do teor de água.) O ar entrelaçado não deve ser confundido com ar aprisionado, o que cria vazios muito maiores e é causado pela colocação e consolidação impróprias do concreto. O ar aprisionado, ao contrário do ar aprisionado, nunca é benéfico.

agentes de capacidade de trabalho, que incluem agentes redutores de água e plastificantes, servem para reduzir a tendência das partículas de cimento para se ligarem em flocs e, assim, escapar a uma terapêutica completa. Cinzas voadoras, um subproduto da queima de carvão que tem algumas propriedades cimenticiosas, é muitas vezes usado para alcançar um propósito semelhante. Os superplastizantes são relativamente novos aditivos que, quando adicionados a uma mistura, servem para aumentar a viscosidade, fazendo com que a mistura seja muito soupy por um curto período de tempo e permitindo que um baixo teor de água ou, de outro modo, muito rígido) concreto seja facilmente colocado. Os superplasticizadores são responsáveis pelo recente desenvolvimento de concreto de força muito alta, alguns em excesso de 15.000 psib, porque eles reduzem muito a necessidade de excesso de água para a capacidade de trabalho.

retardadores são usados para retardar o conjunto de concreto quando grandes massas devem ser colocadas e o concreto deve permanecer plástico por um longo período de tempo para evitar a formação de”juntas Frias” entre um lote de concreto e o próximo lote. Os aceleradores servem para aumentar a taxa de ganho de força e diminuir o tempo de ajuste inicial. Isto pode ser benéfico quando o betão tem de ser colocado numa encosta íngreme com uma única forma ou quando é desejável reduzir o período de tempo durante o qual o betão deve ser protegido do descongelamento. O acelerador mais conhecido é o cloreto de cálcio, que atua para aumentar a hidratação heatof, fazendo com que o concreto se instale mais rápido.

outros tipos de aditivos químicos estão disponíveis para uma ampla gama de propósitos. Alguns destes podem ter efeitos colaterais deletérios sobre o ganho de força, encolhimento e outras características de concreto, e lotes de teste são recomendáveis se houver alguma dúvida sobre o uso de uma mistura particular.

3.6 o ACI Code

o American Concrete Institute (ACI), com sede em Detroit, Michigan, é uma organização de profissionais de design, pesquisadores, produtores e construtores. Uma das suas funções consiste em promover a concepção e construção seguras e eficientes de estruturas de betão. As ACIhas são numerosas publicações para ajudar designers e construtores; a mais importante em termos de estruturas de construção intitula-se ” Requisitos de código de construção para reforçar a consciência e o comentário. É produzido pelo Comitê 318 do ConcreteInstitute americano e contém as diretrizes básicas para a construção de Funcionários de código, arquitetos,engenheiros e construtores sobre o uso de concreto reforçado para estruturas de construção.São apresentadas informações sobre materiais e práticas de construção, ensaios normalizados,análise e concepção e sistemas estruturais. Este documento foi adoptado pela maioria das autoridades de código de construção nos Estados Unidos como referência padrão. Ele fornece todas as regras relativas aos tamanhos de reforço, fabricação e colocação e é um recurso inválido tanto para o designer quanto para o detailer.

ocorrem actualizações periódicas (1956, 1963, 1971, 1977, 1983, e 1989), e este texto faz uma referência constante à edição de 1989, chamando-lhe o código ACI ou apenas o código.Os documentos e os funcionários remetem igualmente para o referido boletim, pela sua designação numérica, ACI 318-89.

3.7 referências

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Condit, C. W. (1968). Desde os primeiros colonatos coloniais até ao presente, a University of Chicago Press.
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Farebrother, J. E. C. (1962). “Concrete-Past, Present, andFuture,” the structural Engineer, October.
Mainstone, R, J. (1975). Developments in Structural Form, the MITPress, Cambridge.