Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP Curso: Arquitetura ... · MATERIAS DE CONSTRUÇÃO III....
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Disciplina: Materiais de Construção I
Assunto: Concreto I
Prof. Ederaldo Azevedo
Aula 4
e-mail: [email protected]
Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP
Curso: Arquitetura e Urbanismo
MATERIAS DE CONSTRUÇÃO
III. CONCRETO
1. Introdução:
1.1. Principio do Concreto
O Concreto é uma reconstrução da pedra natural. Tudo
o que reaproximar o concreto da pedra natural é bom
para o concreto.
As pedras(agr. graúdo) e areia (agr. Miúdo) que são
inertes são usados umas para ocupar os espaços
deixados pelas outras e o cimento ligará tudo.
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III. CONCRETO
1. Introdução:
1.1. Principio do Concreto
A pedra foi o primeiro material utilizado pelo homem para
fins estruturais. As principais limitações eram:
dificuldade de corte;
dificuldade de locomoção;
dificuldade de assentamento;
baixa resistência à tração.
O cimento dos romanos (cinza vulcânica + cal) permitia a
moldagem e soldagem de peças formando blocos
maiores de pedra.
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III. CONCRETO
1. Introdução:
1.1. Principio do Concreto
Posteriormente, tentou-se armar as pedras nas regiões
de tração.
Finalmente, com o surgimento do cimento portland, se
tornou possível o concreto, um material pétreo moldável
e que permite a inclusão de barras de aço para absorver
esforços de tração.
A partir da década de 20, foi possível utilizar o concreto
em grandes estruturas com segurança e economia.
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III. CONCRETO
1. Introdução:
1.1. Principio do Concreto
Assim as principais informações necessárias que o
profissional deve ter sobre o concreto são:
resistência;
durabilidade;
deformação.
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III. CONCRETO
1.2. Conceito:
Concreto é uma mistura em proporções pré-fixadas de
um aglomerante hidráulico (cimento) com água e
agregados(areia, seixo), de maneira que venha a formar
uma massa compacta, de consistência plástica , e que
endurece com o tempo.
Dentre vários fatores a resistência do concreto depende
principalmente de três:
resistência do agregado;
resistência da pasta;
resistência da ligação agregado/pasta.
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III. CONCRETO
1.2. Conceito:
Associando os materiais entre si resulta:
PASTA: cimento + água;
ARGAMASSA: pasta + agregado miúdo;
CONCRETO: argamassa + agregado graúdo.
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III. CONCRETO
1.2. Conceito:
Existem ainda concretos especiais:
MICROCONCRETO: concreto em que o agregado
graúdo tem dimensões reduzidas.
CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO (CAD):
concreto cuja resistência à compressão supera os 40
Mpa. Para se obter é preciso incorporar microsílica e
aditivos químicos.
Obs: existe ainda um outro componente aplicado ao
concreto que é opcional = ADITIVO
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III. CONCRETO
Fig. 1 – Lançamento de concreto com adensamento através do uso de vibrador de imersão.
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III. CONCRETO
1.3. Princípios da Tecnologia do Concreto :
A tecnologia do concreto consiste em se determinar as
propriedades que necessitam para o concreto
endurecido.
O estudo do concreto deve compreender:
concreto endurecido;
concreto fresco;
materiais;
dosagem do concreto;
produção do concreto;
qualidade do concreto;
Custo.
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III. CONCRETO
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.1. Tipo de Cimento
Do tipo de cimento depende a resistência da pasta e,
portanto, também a resistência do concreto.
Dessa forma, a influencia do cimento se manifesta tanto
no valor da resistência, quanto na evolução da
resistência com o tempo.
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III. CONCRETO
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.1. Tipo de CimentoCIMENTO TIPO CLASSES NORMA ABNT RESISTENCIA MÍNIMAS
P/ ARGAMASSAS aos 28
DIAS (Mpa)
Cimento Portland
Comum1 250; 320; 400 NBR-5732
CP-250= 25MPa;
CP-320= 32MPa;
CP-400=40MPa.
Cimento Portland Alta
Resistência Inicial2 310 NBR-5733 CP-310= 31 MPa
Cimento Portland de
Alto Forno3 250; 320 NBR-5735
CP-250= 25MPa;
CP-320= 32MPa.
Cimento Portland
Pozolânico4
250; 320 EB-758 CP-250= 25MPa;
CP-320= 32MPa.
Cimento Portland
Moderada Resistên.
Sulfatos
5
250; 320
NBR-5737
CP-250= 25MPa;
CP-320= 32MPa.
Cimento Portland de
alta Resistên. Sulfatos 6 200NBR-5737 CP-200= 20MPa;
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III. CONCRETO
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.2. Relação Água/Cimento
A água é necessária ao concreto para:
Hidratar o cimento(o cimento hidratado vira cola);
Dar fluidez, plasticidade, trabalhabilidade.
Quanto menor a relação água/cimento, menor será a
porosidade da pasta formada e, portanto, maior será a
aderência pasta/agregado, que também tem influência na
resistência do concreto.
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III. CONCRETO
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.2. Relação Água/Cimento
A relação entre a resistência e a relação água/cimento
(A/C), foi estudada por Abrams e pode ser representada
conforme a curva da fig. 2.
Ra/c =A/C onde: A= quantidade de água do traço(l)
C= a massa do cimento(kg).
Ex.: Em um traço de concreto(1 sc cimento de 50Kg) no
qual se adicionou 20 litros de água. Qual foi a relação
água/cimento ?
R=A/C R=20/50= Resp. R= 0,40
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2.1. Resistência
2.1.2. Relação Água/CimentoCurva de Abrams
Concreto endurecido
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Relação Água /Cimento Litros de Água por Saco de
Cimento de 50 Kg
Características do
concreto
0,35 17,5 litros Não é concreto pois com
esse teor não dá pra
hidratar todo o cimento
0,40 20 litros Concreto de consistência
seca.
Difícil trabalhabilidade mas
resulta um concreto bem
resistente.
0,55 27,5 litros MédiaTrabalhabilidade.
Boa resistência.
0,65 32,5 litros Boa trabalhabilidade.
Media Resistência.
0,75 37,5 litros Concreto quase fluído.
Baixíssima resistência.
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.2. Relação Água/Cimento
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III. CONCRETO
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.2. Relação Água/Cimento
Obs.1:Para a reação química de hidratação do cimento,
seria suficiente uma relação água/cimento (a/c), em
massa, da ordem de a/c = 0,36.
Obs.2: Porém a relação a/c=0,36 exige trabalhabilidade do
concreto, muito maior.
Obs.3: Por isso a relação água/cimento ideal tem que ficar
entre 0,40 e 0,60.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.2. Relação Água/Cimento
Exercícios:
1) Qual a quantidade de água necessária para um traço de
concreto que se adota a relação água/cimento (Ra/c) de
0,60?
2) Qual foi a relação água/cimento (Ra/c) adotado em um
traço de concreto lançado em uma estrutura onde foi
empregado 25 litros de água?
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.3. Idade
A idade influi na resistência do concreto através da
evolução da hidratação do cimento.
A medida que o cimento é hidratado, os espaços
ocupados por um gel (cimento + água) vão sendo
substituídos por pasta hidratada (material sólido).
Os vazios remanescentes dependem da relação
água/cimento inicial.
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III. CONCRETO
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.3. Idade
Os valores relativos, aproximados, típicos de resistência
a diversas idades são mostrados a seguir:
Por exemplo: em um concreto que foi adotado o traço de
fck= 18 Mpa ou 180 kgf/cm² ele obtém a resistência
média aos três dias de 9 Mpa ou 90 Kgf/cm².
Idade (dias) 3 7 21 28
Resistência 50% 70% 92% 100%
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2.1. Resistência
2.1.3. Idade
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.4. Temperatura ou maturidade
A temperatura tem influência sobre a resistência pelo
efeito sobre a velocidade das reações de hidratação.
Define-se Maturidade como o produto do tempo, em
hora ou dia, pela temperatura em ºC.
M=tempo (hora ou dia) x temperatura(°C)
M= hora ºC ou dia ºC(unidade de maturidade)
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.4. Temperatura ou maturidade
O uso da maturidade é muito importante para
determinação de prazos de cura, de desforma e de
carregamento.
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III. CONCRETO
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.5. Agregado/Cimento
A resistência do agregado é, em geral, maior do que a da
pasta;
Quanto maior a proporção de agregados maior será a
resistência do concreto. Mas há limites nessa proporção.
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III. CONCRETO
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.6. Tamanho Máximo do Agregado
Concreto com agregados maior tendem a ter resistência
menores mantendo-se constante as demais fatores.
A influencia do tamanho do agregado aumenta com a
redução da relação água/cimento.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
a) Ruptura por compressão diametral;
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
b) Ruptura por compressão de corpos-de-prova
cilíndricos;
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
c) Ruptura por tração na flexão de corpos-de-prova
prismáticos.;
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
Existem ensaios na própria estrutura:
a) Esclerometria;
È um método não destrutivo que mede a dureza
superficial do concreto fornecendo elementos para
avaliação da qualidade do concreto endurecido.
Através desses elementos se determina a resistência do
concreto naquele momento.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
a) Esclerometria;
Fig. 2 – Aparelho esclerômetro de medir resistência do concreto “in loco”.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
b) Ultra-sonografia(ultra-som);
È um método não destrutivo que mede a velocidade de
propagação de uma onda ultra-sônica no interior de um
corpo.
Este dado pode ser então usado para estimar a
compacidade e homogeneidade do mesmo.
Através desses elementos se determina a resistência do
concreto naquele momento.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
b) Ultra-sonografia;
Fig. 3– Aparelho de ultra-som medindo a homogeneidade do concreto..
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
b) Ultra-sonografia;
Fig. 4– Aparelho de ultra-som medindo a homogeneidade do concreto..
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
Existem ensaios na própria estrutura:
c) Arrancamento de pinos
O ensaio de arrancamento é um ensaio semi-destrutivo
utilizado para estimar a resistência à compressão ou
verificar a qualidade do concreto de cobertura de uma
peça qualquer.
O ensaio consiste na medição da carga necessária para
extração de uma peça(pino) previamente fixada no
concreto.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
c) Arrancamento de pino;
Fig. 5– Ensaio arrancamento de pino.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
Existem ensaios na própria estrutura:
d) Cravação de pinos
O ensaio de cravação de pinos é um ensaio semi-
destrutivo no qual se procura medir a profundidade de
um pino padrão no concreto.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.7. Ensaios Para Determinação da Resistência
d) Cravação de pinos
Fig. 5– Ensaio de cravação de pino.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
A retração é a redução de dimensão(volume) do
concreto devido a três fatores:
Retração química provocada pela contração da água
não evaporável que vai sendo combinada com o
cimento durante todo o processo de endurecimento;
Retração hidráulica decorrente da evaporação parcial
da água capilar(perda de água capilar) que
permanece no concreto após o seu endurecimento
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Retração por carbonatação dos produtos decorrentes
da hidratação do cimento.
A retração é um fenômeno que ocorre na pasta de
cimento.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Os fatores de retração são:
qualidade da pasta;
perda de água por secagem.
Considerações sobre a retração:
A pasta sofre mais retrações do que a argamassa e esta
mais que o concreto.
O agregado não sofre retração(mais influenciam) e
tendem a conter a retração da pasta.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Considerações sobre a retração:
Quanto mais água houver na pasta, maior será a
retração.
A redução das dimensões provocada pela retração dá
origem a tensões de tração que podem causar a
fissuração do concreto, que é mais intensa nas primeiras
idades, quando ainda é pequena a resistência do
concreto.
Por essa razão deve-se evitar a perda de água no
concreto com recurso de cura.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Considerações sobre a retração:
As principais causas que podem intensificar a
evaporação da água e, consequentemente, agravará a
retração são:
baixa umidade relativa do ar;
temperatura elevada;
vento.
A falta de cura tem efeito nocivo sobre a resistência,
porque a retração provoca uma fissuração generalizada.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Considerações sobre a retração:
Essas fissuras constituem um caminho para a umidade e
outros agentes agressivos que podem atacar a armadura
ou o próprio concreto.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Fatores que influem na retração:
1) Composição química do cimento: os cimentos mais
resistentes e os de endurecimento mais rápido
apresentam maior retração.
2) Quantidade de cimento: a retração também aumenta
com a quantidade de cimento, fundamentalmente por
causa da retração química.
3) Água de amassamento: quanto maior a relação
água/cimento (a/c), maior será o número de capilares,
resultando portanto maior retração.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Fatores que influem da retração:
4) A finura do cimento e das partículas dos agregados:
quanto mais fino o grão maior é sua superfície
específica, necessitando assim maior quantidade de
água de amassamento. Além disso, mais finos serão os
capilares. Resultam portanto capilares mais numerosos e
mais finos, aumentando a retração.
5) Umidade ambiente: o aumento da umidade ambiente
dificulta a evaporação, diminuindo a retração. Pode até
provocar expansão, no caso de peças imersas em água.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Fatores que influem da retração:
6) Espessuras dos elementos estruturais: a retração
aumenta com a diminuição da espessura do elemento,
por ser maior a superfície de contato com o ambiente em
relação ao volume da peça, possibilitando maior
evaporação.
7) Temperatura do ambiente: o aumento de temperatura
favorece a evaporação, aumentando a retração.
8) Idade do concreto: o aumento da resistência do
concreto com o tempo dificulta a retração.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Fatores que influem da retração:
9) Quantidade de armadura: as barras da armadura se
contrapõem à retração(esforços de tração), sendo uma
das soluções empregadas para minorar os seus efeitos.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.8. Retração
Fig. 5– Fissuras em lajes de concreto armado provocadas por retração.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.9. Cura
É o conjunto de medidas com a finalidade de evitar a
evaporação prematura da água de amassamento, utilizada
no concreto necessária a hidratação do cimento.
Importância da realização da cura:
É fundamental para o concreto alcançar um melhor
desempenho.
Melhora na resistência e na durabilidade do
concreto.
Um concreto mal curado pode ter resistência até
30% mais baixa.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.9. Cura
Importância da realização da cura:
Reduzirá os efeitos da retração(evitará fissuras).
Evitará que a superfície fique porosa e permeável,
evitando a entrada de substâncias agressivas
provenientes do meio-ambiente.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.9. Cura
A cura pode ser feita dos seguintes modos:
a) Manter as peças imersas em água;
b) Molhar continuamente as peças com dispositivos
apropriados, evitando que cheguem a secar;
c) Cobrir com areia ou sacos de papel mantidos sempre
úmidos;
d) Pintura com impermeabilizantes de cura;
e) Recobrimento com papéis, lonas e lençois plásticos
impermeáveis, de preferência de cor clara; e
f) Aplicação superficial de cloreto de cálcio (800g/m²),(cura
química, impede que haja a evaporação da água).
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.9. Cura
Considerações sobre a cura do concreto:
1) O concreto fresco exposto ao sol e ao vento perde muito
rapidamente por evaporação a água da mistura, antes
que tenha endurecido(hidratação ou reação química
incompleta), como essa água é indispensável, resultará
em um concreto frágil.
2) O objetivo principal da cura do concreto é promover uma
ação que garanta água suficiente para que todo o
processo de reação química do cimento se complete.Se
não o fizer ocorrerá a retração e surgirá fissuras.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.9. Cura
Considerações sobre a cura do concreto:
3) Duração da cura:
De 7 dias, no caso de cimento Portland comum (pois
nesse período o cimento irá desenvolver
aproximadamente 60% da sua resistência final);
De 14 dias, no caso de cimento Portland de alto-forno
e pozolânico.
No entanto, quanto mais tempo durar a cura (até 3
semanas), melhor será para o concreto.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.10. Fluência
A fluência é uma deformação lenta apresentada pelo
concreto quando submetido a um carregamento
permanente.
Assim como a retração, a fluência é um fenômeno que
ocorre na pasta, e, por isso, quanto maior a proporção
da pasta do concreto maior a possibilidade de ocorrer a
fluência.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.10. Fluência
Os fatores que influência na fluência são:
quantidade de pasta no concreto;
idade do carregamento;
relação tensão/resistência;
perda de idade do concreto.
Nos concretos de pequenas idades a deformação por
fluência é maior devido a menor resistência do concreto.
A fluência pode ter benefícios, pois uma peça estrutural
sujeita a esforços pode se deformar aliviando as tensões.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.10. Fluência
Com deformações lentas há uma acomodação sem o
aparecimento de fissuras. Esse fenômeno é denominado
relaxação de tensões.
Quanto maior a relação tensão/resistência, maior a
deformação por fluência.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.11. Permeabilidade
A permeabilidade do concreto está relacionada com a
durabilidade.
Em um concreto impermeável o acesso de agentes
agressivos ao seu interior e também à armadura é mais
difícil.
A permeabilidade está relacionada com a porosidade
da pasta. Quanto menos porosidade, menos permeável
será a pasta e, portanto, o concreto.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.11. Permeabilidade
A porosidade da pasta depende de dois fatores:
relação água/cimento;
grau de hidratação da pasta.
A relação água/cimento define a estrutura da pasta.
Quanto menor essa relação, mais próximas estarão os
grãos de cimento uns dos outros, caracterizando assim
menor porosidade.
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.11. Permeabilidade
Como os produtos de hidratação(pasta) ocupam um
volume maior do que o cimento, a porosidade diminui à
medida que a hidratação evolui.
São mostradas as seguir, as idades a partir das quais
concretos com diferentes relações água/cimento se
tornam impermeáveis.
Relação a/c 0,40 0,50 0,60 0,70
Idade (dias) 3 7 28 360
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2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.12. Carbonatação
O hidróxido de cal, formado na hidratação do cimento,
combina com o CO2 (gás carbônico) do ar, formando
carbonato de cálcio.
O meio se torna menos alcalino oferecendo menor
proteção a armadura. (Queda no Ph).
A alta permeabilidade(concreto poroso) do concreto
favorece a carbonatação.
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Curso: Arquitetura e Urbanismo
2. Concreto Endurecido:
2.1. Resistência
2.1.13. Colmotação
Podem surgir no concreto microfissuras devido a inicio
de ruptura, retração ou qualquer outra causa.
Se essas microfissuras se mantiverem abertas, pode
haver uma hidratação de partículas de cimento ainda não
completamente hidratado, resultando um fechamento
dessas aberturas como uma cicatrização.
É um fenômeno mais comum em concreto novos, podem
haver em concreto de até 3 anos de idade.
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