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”.

Concreto armado = concreto simples (pasta + agregados + água) + armadura + aderência.

MEIOS DE ADERÊNCIA

Pode-se citar três tipos de

aderência no concreto armado:

Adesão: é a “colagem” natural

entre o concreto e o aço;

Atrito: é a resistência ao

escorregamento após a ruptura

da adesão, sendo provocado pela

rugosidade superficial natural das

barras;

Mecânica: é provocada pelas

modificações feitas na superfície

das barras de aços de elevada

resistência (mossas ou

saliências).

Rem Koolhaas

Casa da Musica

Portugal

2005

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO + RESISTÊNCIA À

TRAÇÃO

O trabalho conjunto, solidário entre o concreto e a armadura fica bem caracterizado

na análise de uma viga de concreto simples (sem armadura), que rompe

bruscamente tão logo surge a primeira fissura, após a tensão de tração atuante

alcançar e superar a resistência do concreto à tração.

Entretanto, colocando-se uma armadura convenientemente posicionada na região

das tensões de tração, eleva-se significativamente a capacidade resistente da viga.

CASAMENTO PERFEITO

O trabalho conjunto do concreto e do aço é possível porque os

coeficientes de dilatação térmica dos dois materiais são praticamente

iguais.

Outro aspecto positivo neste casamento perfeito é que o concreto protege o

aço da oxidação (corrosão), garantindo a durabilidade do conjunto.

Porém, a proteção da armadura contra a corrosão só é garantida com a

existência de uma espessura de concreto entre a barra de aço e a superfície

externa da peça (denominado recobrimento – MÍNIMO DE 3CM), entre outros

fatores também importantes relativos à durabilidade, como a qualidade do

concreto, por exemplo.

Em contrapartida, o aço garante ao concreto à resistência à tração.

Pier Luigi Nervi – cúpula da Catedral St Mary – California

laje de concreto armado nervurada

Pier Luigi Nervi – cobertura do Hangar da Forca Aérea Italiana

Laje de concreto armado nervurada

SERVIÇOS A EXECUTAR

EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

- FORMAS - confecção e montagem de formas de madeira popularmente chamadas

em obra de caixarias;

- REDES EMBUTIDAS – conduites e tubulações que ficarão embutidos no concreto

armado devem ser instalados na caixaria antes da concretagem;

- ARMADURAS - corte, dobra, montagem e colocação antes da concretagem –

observar o recobrimento mínimo das ferragens;

- CONCRETO - preparo, aplicação, cura e controle tecnológico de acordo com o

dimensionamento estipulado por engenheiros para cada aplicação a que se destina;

SERVIÇOS A EXECUTAR

EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

- LANÇAMENTO DO CONCRETO NAS FORMAS – após lançar a pasta de concreto

nas formas é necessário garantir que esta pasta preencha todos os espaços da fôrma,

inclusive atrás das ferragens, para evitar patologias de concretagem conhecidas como

“BICHEIRAS”. Utiliza-se o recurso dos vibradores para forçar a distribuição da pasta de

concreto. O processo que se utiliza dos vibradores para espalhar bem o concreto entre

as ferragens é chamado de ADENSAMENTO, e consiste em compactar a pasta de

concreto com o vibrador, diminuindo os espaços de ar no meio da pasta;

Exemplo de “bicheira” em pé de

parede, causada pela falta de um

correto adensamento no

momento de lançamento do

concreto na caixaria.

- RETIRADA E LIMPEZA DAS FORMAS – existe possibilidade de aplicar-se

desmoldantes nas caixarias para facilitar o desmolde após a cura. Também há

formas metálicas reaproveitáveis;

- CONSERTO DE FALHAS DA ESTRUTURA. Após o desmolde deve-se reparar

imediatamente os buracos de falhas de concretagem conhecidos como “bicheiras”

e outras patologias decorrentes da concretagem, como por exemplo falhas formais

em função de caxarias mal reforçadas (o concreto lançado é pesado e violento),

etc

O adensamento do concreto na caixaria

é feito vibrando-se uma haste que faz

com que o concreto se espalhe

corretamente pela fôrma desta caixaria.

A vibração desta haste pode ser manual

ou por intermédio de vibradores elétricos

(que produzem um melhor

adensamento)

CONCRETO PROTENDIDO

Concreto armado é o concreto que normalmente contém barras de aço,

projetado sobre a premissa de que os dois materiais atuam juntos na resistência

às forças de tração, possuindo inclusive os mesmos coeficientes de dilatação.

No concreto protendido, há um pré tensionamento das cordoalhas de aço,

criando tensões nestas cordoalhas de aço que irão oferecer resistências à

cargas atuantes sobre a estrutura de concreto protendido.

Exemplos de aplicação do concreto protendido:

1. Grandes muros de arrimo em concreto protendido;

2. Sistema estrutural do museo Masp;

3. Pontes com sistema estrutural protendido, como as pontes estaiadas, por

exemplo.

CONCRETO PROTENDIDO

Exemplos de aplicação do concreto protendido:

Grandes muros de arrimo em concreto protendido (observar as botoeiras

criadas pelas amarrações das cordoalhas pré-tensionadas);

CONCRETO PROTENDIDO

Exemplos de aplicação do concreto protendido:

Sistema estrutural do museo Masp;

CONCRETO PROTENDIDO

Exemplos de aplicação do concreto protendido:

Pontes com sistema estrutural protendido, como as pontes estaiadas, por

exemplo.