TECNOLOGIA E QUALIDADE DO MATERIAL CONCRETO NAS CONSTRUES

AGROINDUSTRIAIS

TARLEY FERREIRA DE SOUZA JUNIOR

2004

TARLEY FERREIRA DE SOUZA JUNIOR

TECNOLOGIA E QUALIDADE DO MATERIAL CONCRETO EM CONSTRUES AGROINDUSTRIAIS

Dissertao apresentada Universidade Federal de Lavras como parte das exigncias do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Agrcola, rea de concentrao em Construes Rurais e Ambincia, para obteno do ttulo de Mestre.

Orientador Prof. Dr. Francisco Carlos Gomes

Co-Orientador Prof. Dr Vitor Hugo Teixeira

LAVRAS MINAS GERAIS BRASIL

2004

Ficha Catalogrfica Preparada pela Diviso de Processos Tcnicos da Biblioteca Central da UFLA

Souza Junior, Tarley Ferreira de Tecnologia e qualidade do material concreto em construes agroindustriais / Tarley Ferreira de Souza Junior. -- Lavras : UFLA, 2004.

215 p. : il.

Orientador: Francisco Carlos Gomes. Dissertao (Mestrado) UFLA. Bibliografia.

1. Concreto. 2. Construo rural. 3. Durabilidade. I. Universidade Federal de Lavras. II. Ttulo.

CDD-691.3

TARLEY FERREIRA DE SOUZA JUNIOR

TECNOLOGIA E QUALIDADE DO MATERIAL CONCRETO EM CONSTRUOES AGROINDUSTRIAIS

Dissertao apresentada Universidade Federal de Lavras como parte das exigncias do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Agrcola, rea de concentrao em Construes Rurais e Ambincia, para obteno do ttulo de Mestre.

APROVADA em 05 de fevereiro de 2004

Prof. Dr. Vitor Hugo Teixeira UFLA

Prof. Dr. Sebastio Pereira Lopes UFLA

Prof. Dr. Tadayuki Yanagi Junior UFLA

Prof. Dr. Francisco Carlos Gomes UFLA

(Orientador)

LAVRAS MINAS GERAIS - BRASIL

Dedico

memria de meu pai e de minha me, pelos exemplos de vida e a quem tudo devo.

Homenageio

meu irmo Celso (in memorian).

Ofereo

Tida, esposa amiga, que absorveu responsabilidades a fim de aliviar meu trabalho.

A Renato, Tatiana e Dbora, filhos queridos.

AGRADECIMENTOS

A Deus, em primeiro lugar, por despertar o interesse para a realizao e indicar os rumos a serem seguidos, estendo a mo confortadora nos momentos mais difceis.

Universidade Federal de Lavras, por meio do Departamento de Engenharia, pela licena concedida para realizar o Mestrado.

E agora? Como agradecer a tantas pessoas pelas contribuies to variadas e preciosas, na famlia, no grupo de amigos, no ambiente de trabalho, na Instituio?

Agradeo, pois, de maneira geral, a todos que me auxiliaram e incentivaram na realizao deste trabalho:

- ao Professor Francisco Carlos Gomes, pela amizade, orientao, estmulo e confiana;

- ao Professor Vitor Hugo Teixeira, co-orientador e incentivador; - aos Professores Sebastio Pereira Lopes e Paulo Csar Hardoim,

cooperadores e companheiros do Setor de Construes Rurais e Ambincia; - ao Professor Tom Moreira de Souza, amigo e companheiro de tantas

jornadas; - aos amigos Flvio Meira Borem, Pedro Castro Neto, Giovanni

Francisco Rabelo e Carlos Eduardo Silva Volpato, pelos auxlios na hora certa; - ao amigo Jader Almeida Barbosa, pela contribuio nas tarefas a ele

transferidas, aliviando meus encargos; - aos dedicados professores do curso de mestrado; - s eficientes funcionrias do Departamento de Engenharia, pela

presteza no atendimento. Muito obrigado!

SUMRIO

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS............................................. LISTA DE SMBOLOS...........................................................................

RESUMO................................................................................................. ABSTRACT............................................................................................ INTRODUO GERAL.........................................................................

CAPTULO 1: O CONCRETO, NOES BSICAS.......................... 1 RESUMO.. 2 ABSTRACT..... 3 INTRODUO 4 HISTRICO..................................................................................... 5 ESTRUTURAS DE CONCRETO CENRIO NACIONAL........ 6 CONCRETO SIMPLES CONCEITO........................................... 7 A VIABILIDADE DO CONCRETO ARMADO............................ 8 CONCRETO ARMADO CONCEITO.......................................... 9 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONCRETO................ 10 NORMAS TCNICAS..................................................................... 11 CONSIDERAES FINAIS...........................................................

CAPTULO 2: MATERIAIS COMPONENTES................................... 1 RESUMO.......................................................................................... 2 ABSTRACT..................................................................................... 3 INTRODUO................................................................................ 4 CIMENTO PORTLAND.................................................................. 4.1 Conceito............................................................................................ 4.2 Hidratao do cimento...................................................................... 4.3 Tipos de cimentos brasileiros........................................................... 4.4 Consideraes sobre os cimentos brasileiros.................................... 5 AGREGADOS.................................................................................. 5.1 Conceito............................................................................................ 5.2 Classificaes dos agregados............................................................ 5.3 Consideraes sobre os agregados................................................... 5.4 Inchamento....................................................................................... 6 GUA............................................................................................... 7 ADITIVOS....................................................................................... 7.1 Conceito............................................................................................ 7.2 Tipos de aditivos....................... 8 CONSIDERAES FINAIS...

i ii

iii iv 1

3 3 3 4 4 9

21 25 26 28 29 31

33 33 33 33 34 34 38 40 42 46 46 47 50 51 52 53 53 54 57

CAPTULO 3: AOS PARA CONCRETO ARMADO....................... 1 RESUMO.......................................................................................... 2 ABSTRACT..................................................................................... 3 INTRODUO................................................................................ 4 GENERALIDADES SOBRE OS AOS......................................... 5 CLASSIFICAES DOS AOS.................................................... 5.1 Classificao de acordo com o processo de fabricao.................... 5.2 Classificao de acordo com a resistncia mecnica........................ 6 RESISTNCIA DE CLCULO DOS AOS.................................. 7 DIAGRAMAS TENSO-DEFORMAO DE CLCULO.......... 8 BITOLAS COMERCIAIS................................................................ 9 TELAS SOLDADAS....................................................................... 9.1 Tipos de telas.................................................................................... 9.2 Aplicaes........................................................................................ 10 CONSIDERAES FINAIS...........................................................

CAPTULO 4: TIPOS DE CONCRETOS............................................. 1 RESUMO.......................................................................................... 2 ABSTRACT..................................................................................... 3 INTRODUO................................................................................ 4 TIPOS DE CONCRETOS E SUAS APLICAES........................ 5 CONSIDERAES FINAIS...........................................................

CAPTULO 5: ARGAMASSAS E CONCRETOS REFORADOS COM FIBRAS......................................................................................... 1 RESUMO.......................................................................................... 2 ABSTRACT..................................................................................... 3 INTRODUO................................................................................ 4 CONCEITOS.................................................................................... 5 CARACTERSTICAS EXIGVEIS PARA AS FIBRAS................ 6 TIPOS DE FIBRAS.......................................................................... 6.1 Fibras vegetais.................................................................................. 6.2 Fibras sintticas................................................................................ 6.3 Fibras de ao..................................................................................... 6.4 Outros tipos de fibras........................................................................ 7 VANTAGENS E CAMPOS DE APLICAO............................... 8 CONSIDERAES FINAIS...........................................................

CAPTULO 6: CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO.................... 1 RESUMO.......................................................................................... 2 ABSTRACT..................................................................................... 3 INTRODUO................................................................................

59 59 59 59 60 60 60 68 69 70 73 74 75 77 77

79 79 79 79 80 85

86 86 86 86 87 88 88 89 90 93 94 94 96

97 97 97 97

4 HISTRICO..................................................................................... 5 MATERIAIS COMPONENTES...................................................... 6 PROPRIEDADES............................................................................ 7 VANTAGENS DO CAD.................................................................. 8 APLICAES.................................................................................. 9 CUIDADOS TCNICOS NECESSRIOS..................................... 10 CONSIDERAES FINAIS...........................................................

CAPTULO 7: CONSIDERAES SOBRE A REVISO DA NBR 6118......................................................................................................... 1 RESUMO.......................................................................................... 2 ABSTRACT..................................................................................... 3 INTRODUO................................................................................ 4 HISTRICO..................................................................................... 5 PRINCIPAIS MUDANAS NA NBR 6118................................... 5.1 Mudanas relacionadas anlise da estrutura.................................. 5.2 Mudanas relacionadas durabilidade............................................. 6. CONSIDERAES FINAIS...........................................................

CAPTULO 8: TCNICAS DE CONSTRUO................................. 1 RESUMO.......................................................................................... 2 ABSTRACT..................................................................................... 3 INTRODUO................................................................................ 4 PREPARAO DA PRAA DE TRABALHO............................. 5 ARMAZENAMENTO DO CIMENTO........................................... 6 DOSAGEM DO CONCRETO......................................................... 6.1 Dosagem no experimental.............................................................. 6.2 Dosagem experimental..................................................................... 7 MISTURA DO CONCRETO........................................................... 7.1 Utenslios para medies de materiais.............................................. 7.2 Mistura manual de concretos............................................................ 7.3 Mistura mecnica de concretos......................................................... 7.4 Cuidados na mistura de concretos.................................................... 8 VERIFICAES DA MISTURA.................................................... 8.1 Testes prticos de verificao........................................................... 8.2 Teste do abatimento do cone (Slump Test)...................................... 8.3 Teste de resistncia........................................................................... 9 TRANSPORTE DO CONCRETO................................................... 10 LANAMENTO DO CONCRETO................................................. 11 ADENSAMENTO DO CONCRETO.............................................. 12 CURA DO CONCRETO..................................................................

98 100 102 103 104 104 106

108 108 108 108 109 111 112 113 119

122 122 122 123 124 127 128 131 131 132 133 134 135 137 138 138 139 143 146 146 151 154

13 RETIRADA DAS FRMAS E DO ESCORAMENTO.................. 14 CONSIDERAES FINAIS...........................................................

CAPTULO 9: O CONCRETO EM CONSTRUES AGROINDUSTRIAIS............................................................................. 1 RESUMO.......................................................................................... 2 ABSTRACT..................................................................................... 3 INTRODUO................................................................................ 4 CONSIDERAES GERAIS.......................................................... 5 APLICAES DO CONCRETO NO MEIO RURAL: DADOS

LEVANTADOS............................................................................... 6 SITUAES VERIFICADAS NO EMPREGO DO CONCRETO 7 TRAOS DE CONCRETOS........................................................... 8 PISOS DE CONCRETO.................................................................. 8.1 Anlise do solo................................................................................. 8.2 Sub-base............................................................................................ 8.2.1 Funes da sub-base.................................................................. 8.2.2 Tipos de sub-base...................................................................... 8.2.3 Isolamento da placa e da sub-base............................................ 8.3 Tipos de pisos em concreto.............................................................. 8.4 Tipos de juntas.................................................................................. 8.5 Barras de transferncia e telas soldadas........................................... 8.6 Concreto para pisos.......................................................................... 8.7 Tcnicas construtivas (pisos de concreto)........................................ 9 CONCRETOS IMPERMEVEIS................................................... 10 CONSIDERAES FINAIS...........................................................

CAPTULO 10: CONCLUSES...........................................................

ANEXO A Relao de normas brasileiras relativas ao concreto: correspondncia entre as normas ABNT e INMETRO...........................

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS....................................................

155 156

159 159 159 159 160

167 169 170 174 175 176 176 177 178 178 180 184 189 191 196 200

201

204

207

i

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABCP - Associao Brasileira de Cimento Portland ABESC - Associao Brasileira das Empresas de Servios de

Concretagem ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas ACI - American Concrete Institute AMN - Associao Mercosul de Normalizao CAA - Classe de agressividade ambiental CAD - Concreto de alto desempenho CCR - Concreto compactado com rolo CONMETRO - Conselho Nacional de Metrologia, Normalizao e

Qualidade Industrial EPS - Poliestireno expandido IBI - Instituto Brasileiro de Impermeabilizao IBRACON - Instituto Brasileiro do Concreto IBTS - Instituto Brasileiro de Tela Soldada INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalizao e

Qualidade Industrial INT - Instituto Nacional de Tecnologia IPT - Instituto de Pesquisas Tecnolgicas de So Paulo ITERS - Instituto Tecnolgico do Rio Grande do Sul SINMETRO - Sistema Nacional de Metrologia, Normalizao e

Qualidade Industrial SNIC - Sindicato Nacional das Indstrias de Cimento UFLA - Universidade Federal de Lavras

ii

LISTA DE SMBOLOS

s coeficiente de minorao da resistncia do ao

s deformao especfica do ao

tenso normal de trao

yd alongamento da armadura no incio do escoamento

As rea da seo transversal de ao cnom cobrimento nominal dmax dimetro mximo do agregado grado Es mdulo de deformao longitudinal dos aos fc28 resistncia mdia do concreto compresso aos 28 dias de idade fck resistncia caracterstica do concreto compresso aos 28 dias de idade fy resistncia de escoamento do ao trao fycd resistncia de clculo do ao compresso fyd resistncia de clculo do ao trao fyk resistncia caracterstica do ao trao fyk resistncia caracterstica do ao trao fym mdia aritmtica das resistncias de escoamento do ao Sd desvio padro

iii

RESUMO

SOUZA JUNIOR, T. F. de. Tecnologia e qualidade do material concreto em construes agroindustriais. 2004. 215 p. Dissertao (Mestrado em Engenharia Agrcola) Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG.

Com o intuito de fornecer contribuio tcnica para o desenvolvimento e divulgao da tecnologia e qualidade do material concreto foi feita uma reviso crtica dos estudos e normas brasileiras existentes sobre as caractersticas de desempenho do concreto e seus materiais componentes quando aplicados em construes agroindustriais. Para direcionar a abordagem do trabalho foram levantadas informaes sobre o emprego do concreto no meio rural, em vrios estados do pas. Tambm foram coletadas informaes em visitas tcnicas a agroindstrias e propriedades rurais no estado de Minas Gerais, Brasil. Estando em fase de reviso a mais importante norma brasileira referente ao concreto, a NBR 6118 da ABNT, a ser aplicada a partir de abril de 2004, consideraes so feitas sobre as principais mudanas introduzidas e as suas implicaes referentes concepo, projeto e execuo de obras no meio rural. Verificou-se que os problemas de aplicao e as patologias mais freqentes no emprego do concreto esto relacionados aos seguintes fatores: desconhecimento das alternativas de utilizao de aditivos na mistura, desconhecimento de traos de concretos e suas aplicaes especficas, execuo de pisos, umidades e vazamentos em reservatrios. Neste contexto, durante o desenvolver deste trabalho, foram tratados os materiais e as tcnicas construtivas visando atender s necessidades registradas nos levantamentos de dados. Para contribuir com as solues dos problemas verificados, em funo da disponibilidade de diversos tipos de cimentos e materiais componentes e das muitas opes existentes de mtodos construtivos que podem ser empregados, so apresentados 18 tipos diferentes de concretos disponveis para serem aplicados nas mais diversas obras. So apresentadas tambm opes do emprego de fibras (vegetais, sintticas e de ao) em argamassas e concretos, e o concreto de alto desempenho. Quanto reviso da norma NBR 6118, constatou-se que as mudanas introduzidas provocaro alteraes importantes nas diversas etapas das construes agroindustriais.

Comit Orientador: Francisco Carlos Gomes UFLA (Orientador), Vitor Hugo Teixeira UFLA. (Co-Orientador)

iv

ABSTRACT

SOUZA JUNIOR, T.F. de. Technology and quality of concrete in agro industrial buildings. 2004. 215 p. Dissertation (Master Program in Agricultural Engineering) Federal University of Lavras, Lavras, MG.

With the aim to furnish technical contribution to the development and divulgation of the technology and quality of the concrete, a review of the studies and existent Brazilian standards was done about the characteristics of performance of concrete and the component materials when applied in agro industrial buildings. To route the approach of this work some information about the usage of concrete in the rural area was researched in several states of the country. Some information was also collected in technical visits to agro industrials and farms in the state of Minas Gerais, Brazil. Considerations about the NBR 6118 (ABNT), the most important standard referring to concrete were made. This standard, to be applied from April 2004 on, was observed, concerning the main alterations introduced, and the consequent implications referring to the conception, design and execution of constructions in the rural area. It was verified that problems of application and most frequent pathologies while using the concrete are related to the following factors: unawareness of the application of alternatives of additive utilization in mixtures, unawareness of concrete blend an the specific applications of these, execution of floors, and humidity and leakage in reservoirs. In addition, materials and constructive techniques are concerned aiming to fulfill the necessities registered in the surveys. Considering the availability of several types of cements and component materials and many constructive methods that can be applied, 18 available concrete types are presented to contribute with solutions to the raised problems, which are applied in a wide variety of constructions. Different types of fibers (vegetable, synthetic, and steel) are also presented taking part in mortar and concrete, and the high performance concrete. Concerning the revision of the NBR 6118 standard, it has been verified that the alterations introduced will lead to important changes in many stages of the agro industrial construction.

Guidance Committee: Francisco Carlos Gomes UFLA (Advisor) Vitor Hugo Teixeira UFLA (Co-advisor)

1

INTRODUO GERAL

O concreto um material de construo com excelentes propriedades que permitem a sua utilizao nas mais diversas obras. utilizado desde pocas remotas e vem, dcada aps dcada, incorporando novas tecnologias. Outros componentes so adicionados mistura, modernos equipamentos e tcnicas construtivas so desenvolvidos e a utilizao deste material se amplia de forma grandiosa.

At um passado recente, tecnologistas e normas (nacionais e estrangeiras) tinham a preocupao de obter concretos resistentes e econmicos. Acreditava-se que, ao se conseguir elevada resistncia, a durabilidade, a impermeabilidade e outras boas caractersticas estariam automaticamente atendidas. Entretanto, com o decorrer do tempo e verificando-se as deterioraes ocorridas nas estruturas de concreto, o enfoque foi mudado. Hoje, normas e estudos so revisados para a obteno de concretos durveis. Neste contexto, a principal norma brasileira referente a concreto, a NBR 6118, foi recentemente revisada.

No meio rural, o concreto tem vrios empregos importantes e, em alguns casos, insubstituvel. Entretanto, Construes Rurais um setor da Engenharia que infelizmente no tem despertado grande interesse da comunidade cientfica, sendo muito limitada a quantidade de pesquisas que priorizam este setor. Aliado a este fato, a maioria das normas tcnicas e das bibliografias existentes sistematicamente tratam o concreto como um material destinado quase exclusivamente a aplicaes em grandes estruturas de concreto armado, negligenciando sua grande potencialidade no meio rural.

2

Para amenizar esta situao, foram levantadas informaes em vrios estados do pas, visando caracterizar os principais problemas e as patologias mais freqentes no emprego do concreto.

Neste contexto, objetiva-se, com o presente trabalho: propor solues para os problemas detectados no emprego do concreto em construes agroindustriais; apresentar novos materiais e tecnologias com potencial uso no meio rural e verificar as implicaes da reviso da NBR 6118 nessas construes. Como documento de carter geral, pretende-se que seja material bsico para os iniciantes na pesquisa e para os profissionais envolvidos no ensino, projeto e construo de obras em concreto.

Para atender aos objetivos, o presente trabalho foi desenvolvido, numa seqncia lgica, por meio de: apresentao de um histrico sobre a evoluo do material concreto e o atual cenrio nacional; apresentao dos materiais componentes e dos vrios tipos de concretos disponveis; abordagem sobre a utilizao de fibras (vegetais, sintticas e de ao) e o uso do concreto de alto desempenho (CAD); consideraes sobre a reviso da NBR 6118; apresentao das tcnicas construtivas a serem observadas para obteno de concretos resistentes, econmicos e durveis, e consideraes sobre o emprego do material concreto em construes agroindustriais com finalidade de atendimento s principais demandas constatadas.

3

CAPTULO 1 O CONCRETO, NOES BSICAS

1 RESUMO O captulo apresenta uma retrospectiva histrica do desenvolvimento do

material concreto pelo mundo, e em particular no Brasil, com destaque para algumas obras construdas com o concreto de alto desempenho (CAD). So efetuadas consideraes sobre a viabilidade do concreto armado e apresentadas as suas vantagens e desvantagens. So feitos alguns comentrios sobre a Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) e, com o intuito de facilitar a consulta, no Anexo A, so listadas algumas das principais normas relativas ao concreto.

2 ABSTRACT This chapter presents a historical retrospective of the concrete

development around the world and specifically in Brazil. Some HPC (high performance concrete) constructions were pointed out. Considerations about the feasibility of reinforced concrete and its advantages and disadvantages were presented. Comments about the ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas (the Brazilian Technical Standards Association) are made and with the purpose to facilitate the consultation, some of the main standards referring to concrete are listed in appendix A.

4

3 INTRODUO Para a obteno de concreto de boa qualidade necessrio o prvio

conhecimento das propriedades dos materiais que o constituem e as funes que cada componente exerce na mistura. Interessante tambm conhecer a evoluo histrica e as noes bsicas deste material.

O concreto surgiu devido inteno dos antigos construtores em criar uma pedra artificial, com as caractersticas da pedra natural em resistncia e durabilidade, mas que apresentasse a vantagem de ser moldada nas formas e dimenses desejadas, sem necessidade de cortes (Amaral, 1969). Esta pedra artificial somente poderia ser criada com a descoberta de um aglomerante eficiente que garantisse a perfeita unio dos componentes, os agregados midos e grados, pedras menores que unidas formariam a pedra artificial na forma desejada. Interessante a origem da palavra concreto que vem da palavra latina concretus, que significa crescido junto (ABCP, 2003).

Como ser mostrado a seguir, a evoluo histrica do concreto est diretamente ligada procura do aglomerante ideal.

4 HISTRICO A utilizao do concreto, com caractersticas semelhantes ao atual

material hoje utilizado, perde-se na antigidade, pois j era conhecido e aplicado nos tempos do Imprio Romano (Langendonck, 1954).

Os assrios e babilnios, pioneiros da construo, usaram argila como aglomerante, mas a sua fraca resistncia no permitiu um maior

desenvolvimento das construes (Santos, 1983). Os egpcios conseguiram uma ligao mais rgida com argamassa de cal

e gesso, como confirmam suas obras, templos e pirmides (Figura 1.1), existentes at hoje (Santos, 1983).

5

FIGURA 1.1 - Pirmides do Egito: construdas entre 2650 e 2550 aC. Fonte: Enciclopdia Digital Master GLLG, 1999.

Os romanos criaram um aglomerante de grande durabilidade adicionando ao calcrio determinada cinza vulcnica da cidade de Pozzuoli, perto do Vesvio, cinza esta chamada de pozzolona e que da o nome aos cimentos pozolnicos atuais (Neville, 1997).

Grandes obras da antiguidade, como o Coliseu (Figura 1.2) e outras obras em Pompia (Figura 1.3), foram construdas com o uso de certas terras de origem vulcnica com propriedade de endurecimento sob a ao das guas. Algumas argamassas encontradas nas runas de Pompia se apresentam menos deterioradas que as pedras (Neville, 1997).

6

FIGURA 1.2 - Coliseu, Roma. Fonte: Enciclopdia Digital Master GLLG, 1999.

FIGURA 1.3 - Runas de um Ginsio Pblico, Pompia. Fonte: Enciclopdia Digital Master GLLG, 1999.

Em 1758, o ingls John Smeaton conseguiu um produto de alta resistncia por meio da calcinao de calcrios moles e argilosos. Pesquisas de

7

James Parker, ao calcinar ndulos de calcrio argiloso, desenvolveu outro cimento, denominado cimento romano (Neville, 1997).

Em 1824, o ingls Joseph Aspdin desenvolveu um cimento bem semelhante ao atual e registrando a patente, deu-lhe o nome de Portland, nome de uma cidade do litoral sul da Inglaterra, onde existem rochedos com a mesma cor cinza esverdeado do cimento descoberto (Santos, 1983).

Em 1845, Isaac Johnson produziu um cimento do mesmo tipo que o moderno Portland, queimando uma mistura de argila e greda (giz) at a formao do clinquer (Neville, 1997).

Apesar de descoberto o aglomerante ideal, nenhum desenvolvimento notvel se verificou em estruturas de concreto, devido, principalmente, fraca resistncia do material aos esforos de trao (Santos, 1983). Somente em meados do sculo XIX, quando surgiu a idia de se adicionar ao concreto um material de elevada resistncia trao, que progressos relevantes se fizeram sentir. Nascia assim um material composto: cimento armado e, posteriormente, concreto armado. O cimento armado foi denominado assim at a dcada de 1920, quando passou a ser chamado concreto armado (SNIC, 2003).

Em 1849, o francs Joseph Louis Lambot construiu o primeiro objeto de concreto armado, curiosamente, um barco, exibido na exposio de Paris, em 1855 e que se encontra atualmente no Museu de Brignoles, na Frana (Santos, 1983). Na verdade, o barco de Lambot era feito de argamassa armada, material de muita utilizao nos dias atuais.

Porm, a inveno do concreto armado , muitas vezes, atribuda ao francs Joseph Monier (horticultor e paisagista) que, baseando-se na idia de Lambot, em 1861, construiu vasos de flores com argamassa de cimento e areia e armadura de arame, de maneira bem emprica. Em 1867, obteve a sua primeira patente para a construo de vasos; em 1868, a patente se estendeu a tubos e

8

reservatrios; em 1869, a placas; em 1873, a pontes e em 1875, a escadas (Santos, 1983).

Visando resgatar o mrito de Lambot, em 1949, um sculo aps a criao do barco, a Frana comemorou o centenrio do concreto armado (Santos, 1983).

Em 1902, o alemo Mrsch, a pedido da firma Wayss e Freitag, que comprou os direitos das patentes de Monier, publica com bases cientficas uma primeira teoria sobre concreto armado. Apesar de tantos anos terem se passado desde a sua apresentao, as idias fundamentais de Mrsch ainda continuam vlidas (Sssekind, 1983).

Em 1904, surgiu na Alemanha a primeira norma sobre concreto armado (Pinheiro & Giongo, 1992).

Quanto ao cimento no Brasil, a primeira fbrica de cimento Portland iniciou efetivamente as atividades em 1926. O primeiro forno de cimento branco entrou em operao em 1952, sendo distribudo ao mercado a partir de 1954. Em 1984, foi lanado o cimento branco estrutural. Em 1991, foram lanados os cimentos Portland compostos, com composio intermediria entre os Portland comuns e os cimentos Portland com adies (alto-forno e pozolnico), estes ltimos j disponveis no mercado desde a dcada de 1950 (ABCP, 2003).

Atualmente, o cimento Portland , sem dvida, o mais importante e difundido material de construo. Para se ter uma idia da importncia desse material na construo, somente no Brasil, em 2002, foram consumidos mais de 38 milhes de toneladas (SNIC, 2003).

No Brasil, Emlio Henrique Baumgart pode ser considerado o pai da engenharia estrutural brasileira (Sssekind, 1983). Alm de formar muitos profissionais, ele projetou vrias obras com diversos recordes mundiais de tamanho ou originalidade. Segundo Santos (1983), pode-se destacar, entre outras, as seguintes obras:

9

a) ponte Herval, sobre o rio do Peixe (Santa Catarina), em 1928, durante muito tempo recorde mundial de vo em viga reta de concreto armado (68 metros) e que, pela primeira vez, usou a tcnica de construo em balanos sucessivos;

b) edifcio A Noite no Rio de Janeiro, em 1928, com 22 pavimentos, na poca, o maior edifcio em concreto armado do mundo;

c) oficina do Campo dos Afonsos, no Rio de Janeiro, em 1933, com arco com 93 metros de vo, tambm recorde mundial;

d) ponte sobre o Rio Mucuri, com vo central de 39,3 metros, tambm recorde mundial de viga reta em ponte ferroviria em concreto armado, 1933. Outros engenheiros brasileiros tambm se destacaram na arte de projetar

estruturas de concreto armado, dando exemplos de criatividade, arrojo e competncia. Limitando-se aos grandes nomes do passado, destacam-se: Paulo Rodrigues Fragoso, Antnio Alves de Noronha, Srgio Marques de Souza, Arthur Eugnio Jerman, Oswaldo Moura Abreu, Nelson de Barros Camargo, Waldemar Tietz, J.A. Marsillac, Humberto Fonseca, Joaquim Cardoso e tantos outros (Santos, 1983). A competncia destes profissionais levou a engenharia estrutural brasileira ser internacionalmente reconhecida e respeitada (Sssekind, 1983).

5 ESTRUTURAS DE CONCRETO CENRIO NACIONAL Desenvolvimentos notveis foram verificados, nos ltimos anos, na arte

de projetar e de construir estruturas de concreto armado. Novos materiais e novas tecnologias esto sendo incorporados ao concreto, fornecendo muitas alternativas de diferentes tipos de concretos para as mais diversas aplicaes. Atualmente, comum se utilizar, em grandes estruturas, o concreto de alto

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desempenho (CAD), que atinge elevadssima resistncia. Em 2002, o Brasil bateu o recorde de resistncia do CAD em obra, no edifcio comercial E-Tower, na Vila Olmpia, zona sul de So Paulo: a resistncia caracterstica do concreto compresso aos 28 dias de idade (fck), obtida em pilares, foi de 115 Mpa, a resistncia mdia de 125 MPa e a resistncia mxima obteve o incrvel valor de 149,5 MPa (Helene & Hartmann, 2003).

O Brasil se destaca no cenrio internacional como um pas de obras fantsticas em concreto armado, tanto pela grandiosidade das estruturas como pela criatividade e arrojo em seus projetos. Oportuno ressaltar o desenvolvimento paralelo da arquitetura brasileira, que vem exigindo da engenharia solues inovadoras na concepo do projeto estrutural, na forma de clculo, na anlise das estruturas e na tecnologia de materiais. Nesse sentido, torna-se obrigatria a citao do nome do arquiteto Oscar Niemeyer, pelo pioneirismo e arrojo de formas em seus projetos (Sssekind, 1983). Como um dos muitos exemplos de sua criatividade pode-se citar o Palcio da Alvorada, em Braslia (Figura 1.4).

FIGURA 1.4 - Palcio da Alvorada, Braslia. Projeto: Oscar Niemeyer.

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Muitas outras obras brasileiras de destaque nos cenrios nacional e internacional podem ser citadas. Apresentam-se a seguir alguns exemplos dessas importantes obras:

I. Museu de Arte de So Paulo, MASP (Figura 1.5). Construdo entre 1956 a 1968, utilizando CAD de 50 MPa na concretagem das quatro grandes vigas com vo livre de 74 m e que se apiam em quatro pilares vazados de 2,5 m x 4 m. Projeto arquitetnico: Lina Bo Bardi; projeto estrutural: Jos Carlos de Figueiredo Ferraz (Ciochi, 2003b).

FIGURA 1.5 - Museu de Arte de So Paulo MASP, So Paulo. Fonte: Ciocchi, 2003b.

II. Ponte estaiada sobre o Rio Guam, Par (Figura 1.6). A estrutura tem 2 km de extenso, com vo livre de 582 m: o maior vo livre do Brasil.,

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concluda em 2002 na qual foram empregados mais de 30 mil m3 de concreto (Cimento Hoje, 2002a).

FIGURA 1.6 - Ponte estaiada sobre o Rio Guam, Par. O maior vo livre do Brasil: 582 m. Fonte: Cimento Hoje, 2002a.

III. Edifcio E-Tower, na Vila Olmpia em So Paulo, concludo em 2002 (Figura 1.7) Pilares com resistncia de 125 MPa (recorde em resistncia de CAD) Foram utilizados pigmentos vermelhos na massa para diferenciar concretos de resistncia diferentes. Projeto arquitetnico: Aflalo e Gasperini; projeto estrutural: Frana e associados (Sayegh, 2002a).

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FIGURA 1.7 - Edifcio E-Tower, So Paulo. Recorde em CAD: 125 MPa. Fonte: Cimento Hoje, 2002b.

IV. Complexo Evolution Towers, Curitiba (Figura 1.8). Apresenta trs torres (hotel, centro corporativo e prdio residencial) CAD com fck de 60 MPa. Torre maior com 125 m de altura do trreo cobertura. Concluso prevista para 2004 (Mello, 2003).

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FIGURA 1.8 - Evolution Towers, Curitiba. Fonte: Mello, 2003.

V. Torre Norte do CENU - Centro Empresarial Naes Unidas (Figura 1.9), em So Paulo, concluda em 1999. Pilares com fck de 50 MPa, vigas e lajes com fck de 35 MPa. Edifcio com 157 m de altura, consumo de cerca de 41 mil m3 de CAD. Projeto arquitetnico: Boti Rubin; projeto estrutural: Mrio Franco (Ciocchi, 2003a).

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FIGURA 1.9 - Centro Empresarial Naes Unidas - CENU, So Paulo. Fonte: IBRACON, 1997.

VI. Sede da Procuradoria Geral da Repblica, Braslia (Figura 1.10). CAD com 50 MPa. Um grande cilindro de concreto atravessando todo o prdio vai do trreo ao topo, que apia uma estrela de oito pontas (destaque na cobertura). A estrela um conjunto estrutural com dimetro de 50 m, formado por vigas de 5 m de altura e 3 m de largura. Essa estrutura faz a sustentao do edifcio. Todos os pavimentos so suspensos por cabos atirantados ao eixo cilndrico central, eliminando os pilares no pavimento trreo. Foram consumidos cerca de 3 mil m3 de CAD. A impresso de que o prdio flutua. Projeto arquitetnico: Oscar Niemeyer; projeto estrutural: Jair Valera (Cimento Hoje, 2003a).

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FIGURA 1.10 - Procuradoria Geral da Repblica, Braslia. Fonte: Cimento Hoje, 2003a.

VII. Complexo hoteleiro-comercial Continental Square Faria Lima, em So Paulo. Pilares com fck de 50 MPa, vigas e lajes com fck de 35 MPa. Sero utilizados cerca de 34 mil m3 de CAD. Projeto arquitetnico: Aflalo e Gasperini; projeto estrutural: vila Engenharia (Sayegh, 2002a).

VIII. Complexo Industrial e Porturio de Pecm, Cear. CAD com fck de 50 MPa, volume total de 48 mil m3 (ABESC, 2002).

IX. Complexo Turstico Costa do Saupe, Salvador, com rea de 150 mil m2. CAD de 50 MPa. Foram utilizadas fibras de polipropileno para minimizar a retrao hidrulica do concreto (ABESC, 2002).

X. Superior Tribunal de Justia, Braslia CAD com fck de 60 MPa. A laje do 1 pavimento (na verdade uma grelha) tem 60 m x 45 m e apia

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apenas na periferia. Projeto arquitetnico: Oscar Niemeyer; projeto estrutural: Bruno Contarini (IBRACON, 1997).

XI. Ponte estaiada sobre o Rio Paranaba, em Porto Alencastro na divisa entre Mato Grosso do Sul e Minas Gerais (Figura 1.11). A estrutura compreende duas torres, 662 m de extenso e vo central de 350 m. As fundaes foram executadas a uma profundidade de 39 m abaixo do nvel da gua, constam de 40 tubules (20 para cada torre) com 2 m de dimetro cada um. Consumiu 6 mil m3 de concreto submerso (fundaes) e 20 mil m3 de concreto estrutural (torres e tabuleiro). Projeto: A. A. Noronha Servios de Engenharia (Cimento Hoje, 2003b).

FIGURA 1.11 - Ponte sobre o Rio Paranaba, divisa entre Minas Gerais e Mato Grosso do Sul. Fonte: Cimento Hoje, 2003b.

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XII. Museu de Arte Contempornea, Niteri, RJ (Figura 1.12) CAD com fck de 35 MPa. Projeto arquitetnico: Oscar Niemeyer; projeto estrutural: Bruno Contarini (Serra, 1997).

FIGURA 1.12 - Museu de Arte Contempornea, Niteri. Fonte: Serra, 1997.

XIII. Novo Museu, Curitiba (Figura 1.13). Com rea total de 144 mil m2, possui estrutura elevada, em duplo balano, com 70 m de comprimento e 30 m de largura, com cobertura em formato parablico, apoiada na estrutura central (torre) de 21 m de altura, de concreto protendido. Inaugurado em 22/11/2002. Projeto: Oscar Niemeyer, com equipes do engenheiro Max Rahm e dos arquitetos Oswaldo Cintra e Marcelo Ferraz (Cimento Hoje, 2002c).

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FIGURA 1.13 - Novo Museu, Curitiba. Fonte: Cimento Hoje, 2002c.

XIV. Ponte sobre o Rio Maranho Usina Hidreltrica de Serra da Mesa, Gois (Figura 1.14). Estrutura com 585 m de comprimento, possui 305 m em balanos sucessivos, 11 pilares e tem o seu maior vo com 145 m. CAD com fck superior a 50 MPa. Projeto: Antranig Muradian S/C Ltda (Corbioli, 1997).

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FIGURA 1.14 - Ponte sobre o Rio Maranho, Gois. Fonte: Corbioli, 1997.

XV. Ponte JK, Braslia (Figura 1.15). Estrutura mista de concreto e ao, comprimento de 1.200 m, largura do tabuleiro de 24 m com trs faixas de rolamento em cada sentido, alm de ciclovia e passeio lateral. Os trs arcos metlicos tm vos de 240 m cada. Foram consumidos: 12,6 mil toneladas em estrutura metlica; 4 mil toneladas em ao CA 50; 38,9 mil m3 de CAD (at 50 MPa). Concluda em 2002. Projeto Arquitetnico: Alexandre Chan; projeto estrutural: Mrio Jaime dos Reis Vilverde (Sayegh, 2003).

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FIGURA 1.15 - Ponte JK, Braslia.

Pelas obras apresentadas, conclui-se que a engenharia estrutural brasileira, de forma efetiva, muito contribui para o desenvolvimento de aplicaes do material concreto nos mais variados tipos de obras: estruturas de edifcios, pontes, viadutos, indstrias, barragens, tneis, silos, reservatrios, cais, portos, canais, reservatrios, obras de conteno, galerias de metr, fundaes, pisos diversos, pavimentos de rodovias e aeroportos, construes rurais, etc.

Entretanto, as inovaes tecnolgicas atualmente empregadas nas grandes obras no so conduzidas ao meio rural. Talvez por considerarem construes rurais como obras de pouca responsabilidade estrutural, a comunidade cientfica no tem demonstrado grande interesse pelo tema, sendo limitada a quantidade de trabalhos que priorizam este setor (Beraldo, 1997).

6 CONCRETO SIMPLES - CONCEITO Concreto um material de construo resultante da mistura de um

aglomerante (cimento), agregado mido (areia), agregados grados (britas) e

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gua. fundamental que as propores entre os componentes sejam previamente determinadas (em funo das caractersticas de cada obra) e sejam rigorosamente obedecidas na mistura do concreto. As quantidades de cada componente podem ser determinadas por mtodos de dosagem, que contemplam as caractersticas especficas de cada utilizao, tais como resistncia mecnica requerida, natureza e condies de exposio da obra, dimenses das peas estruturais, equipamentos disponveis para a mistura e adensamento, e vrios outros fatores. O tema dosagem de concretos ser tratado no item 6 da captulo 8.

Atualmente, um novo componente vem sendo freqentemente acrescentado: os aditivos. Aditivos so produtos industriais que so intencionalmente incorporados ao concreto com a finalidade de realar ou modificar algumas de suas caractersticas no estado fresco ou endurecido. Os aditivos podem modificar o comportamento de vida til do concreto, atuar sobre sua cura e endurecimento, melhorar sua impermeabilidade, aumentar sua resistncia inicial, etc. Existem fabricantes de aditivos para as mais diversas finalidades. Pelos manuais tcnicos desses fabricantes possvel verificar a disponibilidade e a forma de aplicao de aditivos em concreto e argamassas (item 7 do captulo 2).

Segundo Petrucci (1982), a pasta formada pelo cimento e gua atua envolvendo os gros dos agregados, enchendo os vazios entre eles e unindo esses gros, formando uma massa compacta e trabalhvel. A funo dos agregados dar ao conjunto condies de resistncia aos esforos e ao desgaste, alm de reduo no custo e reduo na retrao.

Logo aps a mistura, obtm-se o concreto fresco, material de consistncia mais ou menos plstica, que permite a sua moldagem em formas. Ao longo do tempo, o concreto endurece em virtude de reaes qumicas entre o cimento e a gua, ganhando resistncia a esforos mecnicos.

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A reao qumica entre o cimento e a gua, chamada hidratao do cimento, a grande responsvel na determinao das propriedades que o concreto ir possuir. Comprova-se que, dentro de certos limites de trabalhabilidade, a resistncia do concreto aumenta com a diminuio da gua na mistura (Petrucci, 1982). Entretanto, de forma generalizada, nas obras existe uma tendncia dos operrios em se acrescentar mais gua do que a necessria, visando facilitar os trabalhos de mistura e de lanamento dentro das formas. Esta tendncia deve ser fiscalizada e proibida, pois o excesso de gua na mistura muito prejudicial para as boas qualidades do material concreto.

A hidratao do cimento uma reao qumica exotrmica que, em obras de grandes volumes, pode desenvolver significativo aumento de temperatura, requerendo nestes casos cuidados especiais, tema a ser abordado no item 4.2 do captulo 2.

A proporo entre a massa de gua e a massa do cimento, denominada relao gua-cimento, importantssima na tecnologia de concretos, deve ser rigorosamente obedecida durante a mistura. Como se ver no item 6 do captulo 8 (dosagem de concretos) a umidade normalmente existente nos agregados, principalmente na areia, deve ser avaliada para diminuir a quantidade da gua a ser misturada.

A variao da resistncia do concreto com a relao gua-cimento mostrada na Figura 1.16:

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GUA UTILIZADA EM % DA QUANTIDADE CORRESPONDENTE A RESISTNCIA MXIMA

Consistncia com a qual cerca de metade da resistncia perdida

Consistncia prpria para concreto armado

Consistncia prpria para concreto massa; revestimento, etc

FIGURA 1.16 - Variao da resistncia do concreto com a relao gua-cimento Fonte: Petrucci, 1982.

O concreto possui uma propriedade que o distingue dos demais materiais de construo: sua resistncia aumenta com o tempo (desde que bem executado).

Quanto resistncia mecnica, o concreto possui excelente resistncia aos esforos de compresso e baixa resistncia aos esforos de trao. A resistncia trao da ordem de 1/10 (um dcimo) da resistncia compresso (Santos, 1983). Por esta razo que se utiliza o concreto armado em peas que porventura venham a sofrer algum esforo de trao, adicionando-se barras de ao nas regies tracionadas.

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7 A VIABILIDADE DO CONCRETO ARMADO Devido baixa resistncia trao, procurou-se adicionar ao concreto

outros materiais mais resistentes trao, melhorando suas qualidades de resistncia.

De acordo com Sssekind (1983) a utilizao de barras de ao juntamente com o concreto, s possvel devido s seguintes razes: 1) Trabalho conjunto do concreto e do ao, assegurado pela aderncia entre os dois materiais: Na regio tracionada, na qual o concreto possui resistncia praticamente nula, ele sofre fissurao, tendendo a se deformar. Graas aderncia, arrasta consigo as barras de ao, forando-as a trabalhar e, conseqentemente, a absorver os esforos de trao. Nas regies comprimidas, uma parcela de compresso poder ser absorvida pela armadura, no caso do concreto, isoladamente, no ser capaz de absorver a totalidade dos esforos de compresso. 2) Os coeficientes de dilatao trmica do ao e do concreto so praticamente iguais.

- Concreto: (0,9 a 1,4) x 10-5 / 0C (mais freqente 1,0 x 10-5 / 0C); - ao: 1,2 x 10-5 / 0C; Esta diferena de valores insignificante. - adota-se para o concreto armado = 1,0 x 10-5 / 0C. 3) O concreto protege de oxidao o ao da armadura, garantindo a durabilidade da estrutura. O concreto exerce dupla proteo ao ao:

- proteo fsica: pelo cobrimento das barras, protegendo-as do meio exterior;

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- proteo qumica: em ambiente alcalino que se forma durante a pega do concreto, surge uma camada quimicamente inibidora em torno da armadura.

8 CONCRETO ARMADO CONCEITO Concreto armado um material de construo resultante da unio do

concreto simples e de barras de ao, envolvidas pelo concreto, com perfeita aderncia entre os dois materiais, de tal maneira que resistam ambos solidariamente aos esforos a que forem submetidos (Fusco, 1976).

Para a composio do concreto armado, pode-se indicar esquematicamente (Fusco, 1976): 1) cimento + gua = pasta; 2) pasta + agregado mido = argamassa; 3) argamassa + agregado grado = concreto simples; 4) concreto simples + armadura de ao = concreto armado. Nesse item

pode-se fazer uma nova subdiviso, em funo da forma de trabalho da armadura:

4.1 - concreto + armadura passiva = concreto armado; 4.2 - concreto + armadura ativa = concreto protendido; neste caso a armadura (ou a cordoalha) preliminarmente submetida a esforos de trao, visando melhorar o desempenho estrutural da pea a ser concretada. Alm de reforar o concreto simples com barras de aos colocadas em

determinadas zonas de trao dos elementos estruturais, existe a possibilidade de refor-lo mediante a colocao de fibras dispersas na massa do concreto. No caso de concretos e argamassas, as fibras que mais se tm empregado so as fibras vegetais, sintticas e de ao. Estas fibras melhoram o comportamento dos

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elementos com elas fabricados, trazendo vrios benefcios tcnicos, como reduo da retrao plstica; aumento das resistncias ao impacto, abraso, ao fogo e penetrao de substncias qumicas e da gua (Silva, 1997). Entretanto, no possuem funo estrutural e no devem substituir as armaduras convencionais. O tema sobre fibras em concretos e argamassas ser mais detalhado no captulo 4.

Deve-se destacar tambm a possibilidade de utilizao da argamassa armada (algumas vezes tambm chamada de microconcreto), que tem a mesma origem do concreto armado s que com a ausncia do agregado grado. Normalmente, como armao, so utilizadas as tradicionais telas soldadas. Os elementos de argamassa armada so caracterizados pela pequena espessura - da ordem de 20 mm, em mdia (Campos & Tango, 2001).

Atualmente, est sendo cada vez mais empregado nas estruturas o concreto de alto desempenho, ou CAD. um concreto obtido com um aditivo superfluidificante e com a adio de slica ativa. Ele mais resistente, menos poroso, mais impermevel, mais resistente a ambientes agressivos, apresentando maior proteo para as armaduras e possui maior durabilidade. Enquanto as resistncias caractersticas (fck) dos concretos tradicionais normalmente no ultrapassam 30 MPa, com o CAD possvel atingir resistncias superiores a 100 MPa, como ocorreu na estrutura do edifcio E-Tower, na Vila Olmpia em So Paulo, conseguindo o recorde nacional, e provavelmente internacional, em resistncia de concreto (Sayegh, 2002a). Outras informaes sobre o material CAD sero dadas no captulo 6.

A Figura 1.17 apresenta, de forma esquemtica, as composies possveis para os componentes do concreto:

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Cimento gua Areia Brita

Pasta

Argamassa

Argamassa Armada

Tela

Fibras

Concreto

Armadura Passiva

Armadura Ativa

Concreto Armado

Concreto Protendido

Concreto Armado

com fibras

com fibras Armada

Argamassa

Micro-Slica

Micro-Concreto de Alto Desempenho

fluidificante Aditivo Super-

Alto Desempenho Concreto de

FIGURA 1.17 - Esquema de possveis composies para os materiais componentes.

9 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO CONCRETO ARMADO Como qualquer outro material, o concreto armado apresenta qualidades e

defeitos. Segundo Santos (1983), possvel apresentar as seguintes vantagens e desvantagens do concreto armado.

Vantagens:

a) economia - o concreto se revela mais barato que a estrutura metlica, exceto em casos de vos muitos grandes. Em muitos casos os agregados podem ser obtidos no prprio local da obra. No exige mo-de-obra especializada;

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b) durabilidade - a resistncia do concreto aumenta com o tempo (quando bem executado);

c) adaptao a qualquer tipo de frma; d) manuteno e conservao praticamente nulas; e) impermeabilidade; f) monolitismo; g) resistncia ao desgaste mecnico (choques, vibraes); h) facilidade de execuo (fcil emprego e manuseio).

Desvantagens:

a) grande peso-prprio 2500 kg / m3 (pode ser reduzido com utilizao de agregados leves);

b) reformas e demolies difceis ou at impossveis; c) baixo grau de proteo trmica; d) demora de utilizao (o prazo pode ser reduzido com a utilizao de

aditivos).

10 NORMAS TCNICAS No Brasil, o rgo responsvel pelas atividades normativas a

Associao Brasileira de Normas Tcnicas, ou simplesmente ABNT. A principal norma para projeto e execuo de obras de concreto armado,

a NB 1, registrada como NBR 6118, foi recentemente revisada (maro de 2003). O novo texto da NBR 6118 funde as normas de concreto armado, concreto simples e concreto protendido; retira a norma de execuo e traz uma apresentao didtica dos contedos seguindo as etapas de projeto. Aps aprovao, essa norma servir como diretriz para a reviso de outras normas de concreto que se encontram desatualizadas. Os aspectos relativos execuo

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sero tratados em outra norma tcnica: NBR 14931 - Execuo de estruturas de concreto Procedimento (ABNT, 2003).

As principais mudanas ocorridas na reviso da NBR 6118 sero discutidas no captulo 7.

Com a reviso da NBR 6118, vrias outras normas devero ser ou revisadas ou substitudas ou canceladas, devendo os interessados consultar a ABNT sobre as atualizaes recentes. A ABNT se encontra em um intenso movimento de reviso e aprovao de normas. Somente para o ano de 2003, o Plano de Normalizao Setorial do CB-02 (Comit Brasileiro de Construo Civil) prev a elaborao de 122 documentos, incluindo textos em estudo e normas. Quanto Associao Mercosul de Normalizao, as normas tcnicas dos seis pases envolvidos esto sendo substitudas pelas normas Mercosul (NM). No setor de construo, o Comit Setorial de Cimento e Concreto (CSM-05) j publicou, at setembro de 2003, mais de 70 normas (Nakamura, 2003). Mais informaes sobre a ABNT so dadas no captulo 7.

H diversos tipos de normas tcnicas brasileiras: Procedimento (NB); Especificao (EB); Mtodo de Ensaio (MB); Padronizao (PB); Terminologia (TB); Simbologia (SB); Classificao (CB) e, mais recentemente, Norma Mercosul (NM). Quando uma norma qualquer dos tipos acima registrada no Instituto

Nacional de Metrologia, Normalizao e Qualidade Industrial (INMETRO), recebe um nmero, colocado aps a sigla NBR, que significa norma brasileira registrada.

As principais normas relacionadas com estruturas de concreto esto listadas no Anexo A.

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11 CONSIDERAES FINAIS O conhecimento do passado e do desenvolvimento histrico de

determinado material muito contribui para o entendimento das inovaes tecnolgicas atuais. Assim, ao se examinar o resumo histrico apresentado neste captulo, conclui-se que a evoluo das construes de concreto, desde a antiguidade at a poca atual, est diretamente ligada procura do aglomerante ideal. Nesta procura, os antigos construtores utilizaram materiais, como argila, calcrio, gesso e cinzas vulcnicas. Somente em 1824 foi descoberto o cimento Portland e as obras daquelas pocas refletem a evoluo tecnolgica ocorrida nas construes, em funo do tipo de aglomerante empregado.

Pelo exposto conclui-se que, de uma forma simplificada, o concreto pode ser considerado como uma pedra artificial que vem incorporando tecnologias ao longo do tempo e que, apesar das boas qualidades deste material, ele possui baixa resistncia aos esforos de trao e, por esta razo, evoluo notvel na arte das estruturas somente foi constatada com o advento do concreto armado (a partir de 1849), quando foram incorporados ao concreto materiais metlicos.

Para melhor entendimento dos princpios que garantem o trabalho solidrio entre o concreto a as barras de ao, constituindo o notvel material concreto armado, necessrio o prvio conhecimento das noes bsicas sobre o concreto, suas propriedades, vantagens e desvantagens, e, principalmente, o conhecimento das razes que viabilizam o emprego de barras de ao juntamente com o concreto.

O concreto, em funo de suas excelentes propriedades, empregado com vantagens nas mais diversas obras pelo mundo. Quanto ao cenrio nacional, pelo que foi exposto e devido s suas obras arrojadas e criativas, a engenharia estrutural brasileira considerada e respeitada internacionalmente.

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Outra considerao a ser feita a de que a Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) se encontra em intenso movimento de reviso e aprovao de normas, tendo a principal norma referente a concreto, a NBR 6118, sido recentemente revisada e ter sua aplicao exigida a partir de abril de 2004. As importantes mudanas impostas exigiro atualizao dos profissionais da rea de estrutura para conhecimento e aplicao dos novos procedimentos a serem observados nas obras de concreto.

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CAPTULO 2 MATERIAIS COMPONENTES

1. RESUMO Neste captulo so apresentados os componentes bsicos que constituem

o material concreto. Com este intuito, so feitas consideraes sobre os diferentes tipos de cimentos brasileiros, os agregados (midos e grados), a gua e os aditivos que podem ser incorporados mistura. Apresentam-se tabelas que orientam para a escolha correta do tipo de cimento e de aditivo a serem utilizados em funo das aplicaes pretendidas para o concreto.

2. ABSTRACT In this chapter some of the basic components of concrete are presented. Considerations about different Brazilian cements, aggregates (small and big ones), water and additives incorporated to the mixture are made. Tables are presented in order to orientate the correct choice of the type of cement and additive to be used according to the proposed application of the concrete.

3. INTRODUO Para a obteno de concretos resistentes, durveis e econmicos,

cuidados especiais devem necessariamente, ser tomados nas seguintes etapas: estudo das propriedades e perfeita escolha de cada um dos materiais componentes; determinao das propriedades necessrias ao concreto a ser produzido em funo das caractersticas da obra onde ser aplicado; proporcionamento correto dos componentes e aplicao de boas tcnicas

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construtivas no manuseio do concreto nas fases de mistura, transporte, lanamento, adensamento, cura, retirada do escoramento e das formas. Neste contexto, fundamental conhecer as propriedades dos materiais componentes.

4. CIMENTO PORTLAND O cimento , sem dvida, o mais importante e difundido material de

construo. No Brasil, no ano 2002, foram consumidos mais de 38 milhes de toneladas de cimento (SNIC, 2003).

4.1 Conceito Pode-se definir o cimento Portland como um aglomerante obtido pela

moagem do clinquer (cujas matrias-primas so o calcrio e a argila), ao qual so adicionados, durante a moagem, quantidades de sulfato de clcio gesso.

Resumidamente, o processo de fabricao do cimento consiste no seguinte: inicialmente a rocha calcria britada, depois moda e, em seguida, misturada com argila j moda em adequadas propores. A mistura obtida levada a um forno giratrio, a uma temperatura da ordem de 1.400C, obtendo-se uma fuso incipiente, resultando da o clinquer em forma de pelotas. Na sada do forno, o clinquer resfriado bruscamente e finamente modo, transformando-se em p e adicionando-se gesso, obtendo-se cimento Portland (ABCP, 2002b).

Em funo de diversas alternativas de adies de matrias-primas na composio, podem-se obter vrios tipos de cimentos Portland, como ser visto no item 4.3.

Normalmente, o cimento vendido no comrcio em sacos de 50 kg, protegidos com folhas de papel impermevel, do tipo kraft, devendo estar impresso na embalagem o tipo e a classe do cimento. O volume correspondente ao saco de 50 kg de 35,3 litros (o que leva a uma massa especfica aparente de 1.420 kg/m3). importante conhecer o volume real de um saco de cimento para

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se poder calcular as quantidades dos outros componentes quando o trao do concreto for estabelecido em volume (ver dosagem de concretos, item 6 do captulo 8).

Como o cimento um produto perecvel, com prazo de validade mximo de trs meses, requer cuidados especiais para o armazenamento. Este assunto ser tratado no item 5 do captulo 8, referente a tcnicas construtivas.

Os sacos de cimento vendidos no comrcio, alm da sigla de letras e algarismos romanos que caracterizam o tipo do cimento, devem apresentar um nmero em algarismo arbico: 25, 32 ou 40, expressos em megapascal Mpa, indicando a mnima resistncia compresso, aos 28 dias de idade em argamassa normal, ou seja, 25 Mpa (= 250 kgf/cm2), 32 Mpa (= 320 kgf/cm2) ou 40 Mpa (= 400 kgf/cm2). Exceo aos cimentos de alta resistncia inicial, cujas resistncias devem ser medidas aos 7 dias de idade.

Argamassa normal a mistura do cimento com uma areia especial (denominada areia normal e que apresenta faixas granulomtricas definidas) e gua, satisfazendo o que prescreve a especificao NBR 7214:1982. Os corpos de prova executados com a argamassa normal devem ser moldados e ensaiados conforme o mtodo NBR 7215:1996.

Teoricamente, qualquer cimento poderia ser empregado na composio de argamassas e de concreto. No existe o que se chama receita pronta. Para a melhor escolha, deve-se partir das particularidades de cada obra, conhecendo-se os esforos mecnicos que atuaro sobre o concreto, as condies de execuo e tambm de exposio da estrutura. Para a orientao sobre a escolha correta do tipo de cimento, apresentam-se a seguir duas tabelas (Tabela 2.1 e Tabela 2.2).

TABELA 2.1 - Fatores para a escolha de cimentos (cimento Portland)

Fatores para escolha Comum Composto Alto-forno

Pozolnico Alta resistncia

inicial

Resistente a sulfatos

Norma NBR 5732 NBR 11578 NBR 5735

NBR 5736 NBR 5733 NBR 5737

TIPO (sigla) CP I CP I-S CP II-F CP II-E CP II-Z CP III CP IV CPV ARI CP RS Experincia acumulada

no mundo XXXX X X X X XXX XXX XXX XXX

Reserva de resistncia aps 28 dias

XXX XX X XX XX XXXX XXXX XX XX

Proteo s armaduras XXXX XXX XX XXX XXX XXXX

XXXX XXXX XXXX

Resistncias iniciais altas

XX XXX XXX XX

XX X X XXXX

XXXX

Insolubilidade em gua XX X

X XX XX XXX XXXX XX XX

Facilidade de ser encontrado X

XX XXXX XXXX XXX

XXX XXX XX

XX

Estabilidade dimensional secagem

XXX XX X X X X X XX XX

Preo para o consumidor XX XX XX XX XX XX XX X X Relao resistncia a 28

dias/consumo de cimento

XXXX XXX X

XX X XXX XX XXXX XX

Resistncia aos sulfatos XX XX XX XX XX XXXX XXXX XX

XXXX

CONVENO: XXXX = Muito favorvel XXX = Favorvel XX = Neutro X = Desfavorvel Fonte: Tango & Alvim (1993).

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TABELA 2.2 - Aplicaes recomendadas para os cimentos Portland.

Aplicao Tipos de cimentos recomendados Argamassa de revestimento e assentamento de tijolos e blocos

CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III e CP IV

Argamassa de assentamento de azulejos e ladrilhos

CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F e CP IV

Argamassa de rejuntamento de azulejos e ladrilhos

CPB

Concreto simples (sem armadura) CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III e CP IV

Concreto magro, para passeios e enchimentos

CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III e CP IV

Concreto armado com funo estrutural

CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III, CP IV, CP V-ARI e CPB estrutural

Concreto protendido com protenso das barras antes do lanamento do concreto

CP I, CP I-S, CP II-Z, CP II-F, CP V-ARI e CPB estrutural

Concreto protendido com protenso das barras aps o endurecimento do concreto

CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III, CP IV, CP V-ARI e CPB estrutural

Concreto armado para desforma rpida, curado por asperso de gua ou produto qumico

CP V-ARI, CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III, CP IV e CPB estrutural

Concreto armado para desforma rpida, curado a vapor ou com outro tipo de cura trmica

CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III, CP IV, CP V-ARI e CPB estrutural

Elementos pr-moldados de concreto e artefatos de cimento curados por asperso de gua

CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III, CP IV, CP V-ARI e CPB estrutural

Elementos pr-moldados de concreto e artefatos de cimento para desforma rpida, curados por asperso de gua

CP V-ARI, CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F e CPB estrutural

Elementos pr-moldados de concreto e artefatos de cimento para desforna rpida, curados a vapor ou com outro tipo de cura trmica

CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III, CP IV, e CPB estrutural

(...continua...)

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Fonte: Leal, 2003a.

Importante ressaltar que no ser somente uma adequada escolha do tipo do cimento que ir definir as qualidades finais do concreto. Alm de outros fatores, o sucesso depender tambm dos agregados (caractersticas fsicas e qumicas, granulometria, forma dos gros, etc.), da qualidade e quantidade de gua, dos aditivos que porventura possam ser utilizados, dos equipamentos disponveis para a confeco, lanamento, adensamento e cura e da qualidade da mo-de-obra disponvel. Enfim, o resultado final depender de uma srie de fatores.

4.2 Hidratao do cimento O cimento em p transformado em um material ligante (aglomerante)

devido s reaes que ocorrem na pasta de cimento e gua. A reao qumica do cimento com a gua, denominada hidratao do cimento, possui importncia

TABELA 2.2, Cont.

Aplicao Tipos de cimentos recomendados Pavimento de concreto simples ou armado

CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III e CPIV

Pisos industriais de concreto CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III, CP IV e CP V-ARI

Concreto arquitetnico CPB estrutural Argamassa armada CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z,

CP II-F, CP V-ARI e CPB estrutural

Solo-cimento CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III e CP IV

Argamassas e concretos para meios agressivos (gua do mar e de esgotos)

CP III, CP IV e resistentes a sulfatos

Concreto-massa CP III, CP IV e de baixo calor de hidratao

Concreto com agregados reativos CP I, CP I-S, CP II-E, CP II-Z, CP II-F, CP III e CP IV

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fundamental na tecnologia do concreto, pois ela uma das grandes responsveis pelas suas qualidades finais.

Por se tratar de uma reao qumica, necessrio que os principais componentes sejam colocados na mistura em quantidades tecnicamente preestabelecidas. Dessa forma, define-se o que se chama relao gua-cimento como sendo a relao, em massa, entre a quantidade de gua e a de cimento.

Geralmente, em funo da trabalhabilidade requerida, os concretos e argamassas so preparados com gua em excesso, o que vem acentuar o efeito da retrao (Thomaz, 1989).

Comprova-se que a resistncia do concreto aumenta com a diminuio do fator gua-cimento, dentro de certos limites de trabalhabilidade (Petrucci, 1982). A variao da resistncia do concreto em funo da relao gua-cimento pode ser vista na Figura 1. 16 do captulo 1.

Entretanto, de forma generalizada, nas obras existe uma tendncia de os operrios acrescentarem mais gua do que o necessrio visando facilitar os trabalhos de mistura e de lanamento dentro das formas. Esta tendncia deve ser fiscalizada e proibida, pois o excesso de gua na mistura muito prejudicial para as boas qualidades do material concreto.

A hidratao do cimento uma reao qumica exotrmica que chega a liberar at 500 joules por grama (120 cal/grama) de cimento. Sabe-se que, do total de calor gerado, aproximadamente a metade liberada entre um e trs dias, cerca de 75% em sete dias e 83% a 91% em seis meses (Neville, 1997). Em obras de grande volume de concreto (concreto massa) esse fenmeno deve merecer ateno especial, pois constatada significativa elevao de temperatura na massa sendo possvel o aparecimento de fissuras na estrutura pela contrao que ocorre quando do resfriamento. Para amenizar esse efeito pernicioso, algumas tcnicas podem ser utilizadas, tais como: utilizao de cimento com baixo calor de hidratao, prvio resfriamento dos componentes da

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mistura, circular gua resfriada em redes de tubulaes estrategicamente deixadas na massa de concreto, etc. (Neville, 1997). Fica evidente a importncia da realizao de uma cura intensa e prolongada para o concreto.

4.3 Tipos de cimentos Portland brasileiros As normas brasileiras apresentam nove tipos diferentes de cimento, por

meio de seis normas. Alm da diferenciao por tipo, alguns so subdivididos em classes de resistncia. A Tabela 2.3 mostra os tipos de cimentos disponveis e as respectivas especificaes tcnicas da ABNT (ABCP, 2002a).

TABELA 2.3 - Tipos de cimentos Portland brasileiros.

1 . Cimento Portland comum (EB1 NBR 5732:1991) Sigla Designao Classe CP I Cimento Portland comum 25, 32, 40

CP I S Cimento Portland comum com adio 25, 32, 40

2 . Cimento Portland composto (EB 2138 - NBR 11578:1991) Sigla Designao Classe

CP II E Cimento Portland com escria 25, 32, 40 CP I I Z Cimento Portland com pozolana 25, 32, 40 CP II F Cimento Portland com filer 25, 32, 40

3 . Cimento Portland de alto-forno (EB 208 - NBR 5735:1991) Sigla Designao Classe CP III Cimento Portland de alto-forno 25, 32, 40

4 . Cimento Portland pozolnico (EB 758 - NBR 5736:1991) Sigla Designao Classe CP IV Cimento Portland pozolnico 25, 32

(...continua...)

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TABELA 2.3, Cont.

5 . Cimento Portland de alta resistncia inicial (EB 2 - NBR 5733:1991) Sigla: CP V ARI - deve apresentar o mnimo de resistncia compresso aos 7 dias de idade de 34 MPa.

6 . Cimento Portland resistente a sulfatos (EB 903 - NBR 5737:1992) Classes 25, 32, 40 + RS Estes cimentos so designados pela sigla original acrescida de RS. Exemplo: CP III 32 RS; CP V-ARI-RS, etc

7. Cimento Portland de baixo calor de hidratao (NBR 13116:1994) Classes 25, 32, 40 + BC Estes cimentos so designados pela sigla original acrescida de BC Exemplo: CP IV-32 BC

8. Cimento Portland branco (NBR 12989:1993): Classes 25, 32, 40 Estrutural nas classes 25, 32, 40. Exemplo: CPB-40 No estrutural: CPB Fonte: ABCP, 2002a. Notas:

1) As classes 25, 32 e 40 representam o mnimo de resistncia compresso dos corpos de prova executados com o cimento (em argamassa normal), aos 28 dias de idade, expressas em megapascal (MPa). A correspondncia 1 MPa = 10 kgf/cm2 (em nmeros exatos, seria 1 MPa = 10,1977 kgf/cm2). 2) Geralmente, nas estruturas e construes usuais, utilizado o cimento Portland composto com escria, da classe 32, ou seja: CP II - E - 32. 3) Cimentos da classe 25 esto praticamente fora de comercializao. 4) O cimento Portland destinado cimentao de poos petrolferos normalizado pela NBR 9831:1993 da ABNT. 5) As Tabelas 2.1 e 2.2 apresentadas do indicaes para a correta escolha do tipo de cimento em funo das caractersticas da obra a ser executada.

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4.4 Consideraes sobre os cimentos brasileiros Para mais esclarecimentos sobre este importante componente dos

concretos, sero feitas consideraes diversas sobre os cimentos brasileiros, baseadas nas informaes obtidas nas diversas publicaes tcnicas da ABCP (2002b) e do IBRACON (2004): 1) No Brasil so mais empregados os cimentos: - Portland comum - Portland composto - Portland de alto-forno - Portland pozolnico e em menor escala (seja pela menor oferta, ou pelas caractersticas especiais de aplicao): - Portland de alta resistncia inicial - Portland resistente a sulfatos - Portland branco - Portland de baixo calor de hidratao.

2) O cimento Portland comum (CP I) foi o primeiro cimento lanado no Brasil, em 1926. Caracteriza-se por no sofrer quaisquer adies alm do gesso, que utilizado como retardador da pega. Esse cimento acabou servindo como um termo de referncia para comparao com outros tipos de cimento que surgiriam posteriormente. apropriado para construes de concreto em geral, onde no h exposio a sulfatos.

3) Em 1991, surgiu no mercado brasileiro um novo tipo de cimento composto (CP II), com composio intermediria entre o CP I (cimento Portland comum) e os cimentos Portland com adies (alto-forno e pozolnico), que j eram

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disponveis desde a dcada de 1950. Atualmente o CP II E 32 o cimento mais comercializado e empregado nas obras usuais.

4) O cimento Portland de alto-forno (CP III), quando comparado com o cimento composto CP II E 32, apresenta menor resistncia nos primeiros dias, demora mais a endurecer, porm, produz menos calor durante a hidratao, sendo, portanto, indicado para concretagem de grandes volumes (concreto massa) em que importante baixo calor de hidratao. Apresenta maior resistncia aos agentes agressivos, maior impermeabilidade, maior durabilidade e um ganho significativo de resistncia em idades mais avanadas. Por isso e por sua proteo contra a chuva cida, fuligem dos automveis e de fbricas, guas contaminadas de rios e crregos, o CP III empregado nas construes de centros urbanos ou naquelas sujeitas a ambientes agressivos, como sistemas de esgotos. Devido a essas caractersticas o CP III tambm indicado para construes agroindustriais. Devido sua elevada resistncia aos sulfatos usado com freqncia em obras martimas. Para a sua produo o consumo de energia relativamente baixo e este um dos fatores que o tornam extensivamente usado na Europa. Entretanto, devido sua demora no processo de pega, geralmente os operrios de obras indevidamente o consideram mais fraco que o CP II.

5) O cimento Portland pozolnico (CP IV) geralmente mostra um aumento de resistncia muito lento, exigindo perodos de cura mais longo; porm, a resistncia final aproximadamente igual do cimento comum. Traz as seguintes vantagens: maior resistncia s guas e solos agressivos, especialmente indicado em obras expostas ao de gua corrente, maior trabalhabilidade, menor calor de hidratao, menor permeabilidade, menor possibilidade de segregao do agregado e maior estabilidade de volume, sendo

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considerado bastante durvel. Como o CP III, exige menor consumo de energia para sua fabricao.

6) O cimento CP V ARI alcana grandes resistncias em pouca idade (resistncia inicial a trs dias semelhante em grandeza resistncia do cimento comum a sete dias para um mesmo fator gua-cimento), sendo indicado para a indstria de pr-fabricados, que requer retirada de forma rpida ou quando se necessita rapidamente de resistncia alta para prosseguimento da obra. Desenvolvendo alto calor de hidratao, no indicado em concreto massa (grandes volumes), como barragens e, sendo pouco resistente a sulfatos, no deve ser utilizado em ambientes agressivos. Entretanto, devido ao desprendimento rpido de calor de hidratao, pode ser indicado para concretagens em temperaturas baixas, constituindo uma proteo contra o congelamento s primeiras idades.

7) Os cimentos Portland resistentes a sulfatos foram desenvolvidos para oferecer resistncia aos meios agressivos sulfatados presentes em redes de esgotos de guas servidas ou industriais, na gua do mar e em alguns tipos de solos. Qualquer um dos cinco tipos bsicos de cimento (CP I, CP II, CP III, CP IV e CP V-ARI) pode ser considerado resistente a sulfatos, desde que obedea a determinadas condies impostas pela norma NBR 5737:1992 da ABNT Cimento Portland resistente a sulfatos.

8) Os cimentos Portland de baixo calor de hidratao podem ser qualquer um dos tipos bsicos (CP I, CP II, CP III, CP IV e CP V-ARI) desde que, de acordo com a NBR 13116:1994, desprendam at 260 J/g (joules por grama de cimento) aos trs dias e at 300 J/g aos sete dias, durante o processo de hidratao. O ensaio destes cimentos executado seguindo-se as orientaes da NBR 12006:1990 da

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ABNT Determinao do calor de hidratao pelo mtodo da garrafa de Langavant.

9) O cimento Portland branco (CPB) se diferencia dos demais pela sua colorao e se apresenta em duas verses: estrutural e no estrutural (para uso em argamassas e rejuntamentos). O estrutural pode atender a efeitos estticos (concreto aparente, pr-fabricados e pisos de alta resistncia) e, refletindo os raios solares, transmite menos calor para o interior da obra.

10) O cimento aluminoso, de uso recente no Brasil, um poderoso aglomerante base de aluminato de clcio e possui importantes propriedades. Material com excelentes propriedades refratrias, com altas resistncias aos agentes agressivos (especialmente cidos e sulfatos), resistente s aes da gua do mar e das guas agressivas, atinge elevadas resistncias iniciais em poucas horas e tem tambm capacidade de suportar baixas temperaturas. Entretanto, a sua utilizao requer muito cuidado, principalmente em usos estruturais.

As desvantagens deste cimento localizam-se principalmente no fenmeno chamado converso uma reao qumica pela qual a hidratao do cimento aluminoso faz com que a resistncia abaixe assustadoramente. Aps a converso e, dependendo da relao gua-cimento e da temperatura, a perda de resistncia pode chegar a at 70% ou 80% (Giammusso, 1995).

Em princpio, deve-se usar o cimento aluminoso em locais sujeitos a ataques de sulfatos e cidos, como refratrio em altas temperaturas (mais de 500C), em locais com baixas temperaturas (menos de 0C), em reas sujeitas a solicitaes mecnicas (abraso, choque e puncionamento) e em locais em que seja necessria desforma rpida (em torno de 12 horas atinge resistncias equivalentes s dos concretos tradicionais em 28 dias). O cimento aluminoso deve ser usado observando-se uma ralao gua-cimento menor ou igual a 0,40 e

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teor de cimento maior ou igual 400 kg por metro cbico de concreto (Giammusso, 1995).

Algumas aplicaes do cimento aluminoso no Brasil: na Companhia Siderrgica Nacional CSN foi empregado com sucesso nas muretas do canal de gusa do alto-forno n 2 (temperatura em torno de 900C); no piso de acesso das empilhadeiras (temperatura ambiente); rampa de cambagem de carros-torpedo (temperatura acima de 1.200C); em outras siderrgicas, como a Aominas, a Siderrgica Mendes Jr., a Cosigua, uma unidade da White Martins em Belo Horizonte, MG, em um piso exposto ao derramamento de gases liquefeitos a temperaturas de 170C negativos. Tambm foi empregado em indstrias de lcool e de acar, como na ampliao das instalaes de engarrafamento de lcool da unidade de Piracicaba, SP (Companhia Unio dos Refinadores). Em todas as aplicaes citadas foi excelente o desempenho do cimento aluminoso (Giammusso, 1995).

5. AGREGADOS Os agregados so materiais constituintes dos concretos e que ocupam

grande porcentagem no volume total.

5.1 Conceito Agregados so materiais granulares, sem forma e dimenses definidas,

geralmente inertes (no reagem com o cimento) que entram na composio do concreto, tendo como principais finalidades o aumento da resistncia e a reduo da retrao e de custos (Petrucci, 1982 & Isaia, 1988).

Antigamente, os agregados eram considerados inertes e, por essa razo, no havia muita precauo na escolha desses materiais. Na realidade, eles no so verdadeiramente inertes, sendo necessrio atentar no somente para as suas

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propriedades fsicas, mas tambm para suas propriedades qumicas visando evitar perniciosas reaes qumicas entre o aglomerante e o agregado (Neville, 1997). Um exemplo de insucesso na utilizao de determinado tipo de agregado foi o ocorrido com o concreto da barragem do rio Descoberto, na cidade satlite de Braslia, Ceilndia, que apresentou graves problemas de porosidade. A presena de pirita na brita calcria usada como agregado grado foi a responsvel pela patologia: o mineral reage com a gua, se transforma em cido e ataca a brita e a pasta. Esse um problema comum no Distrito Federal, pois a pedra disponvel na regio possui pirita (Leal, 2002).

Outro motivo que reala a importncia dos agregados na composio do concreto, alm das finalidades j descritas, que eles ocupam pelo menos 70% do volume total do concreto sendo, portanto, de grande importncia na tecnologia dos concretos (Neville, 1997).

Agregados para concreto devem ter gros resistentes, durveis, isentos (ou com baixos teores) de materiais que poderiam prejudicar as reaes qumicas e a aderncia do agregado com a pasta, tais como argila, materiais pulverulentos e impurezas orgnicas. Devem possuir uma adequada distribuio granulomtrica, a fim de se obter maior compacidade, resultando em menor ndice de vazios, permitindo maior impermeabilidade, maior durabilidade, maior economia de cimento e significativo ganho de resistncia.

A norma NBR 7211:1983 da ABNT fixa as caractersticas exigveis na recepo de agregados: faixas recomendveis de composio granulomtrica, teor mximo de substncias nocivas e impurezas orgnicas e outros dados de importncia prtica.

5.2 Classificaes dos agregados Os agregados podem ser classificados quanto s dimenses,

procedncia e ao peso unitrio (Petrucci, 1982).

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1 Classificao: Segundo o tamanho, os agregados so classificados em grados e midos. A anlise granulomtrica feita numa srie de peneiras normais, com aberturas de malhas quadradas. A norma NBR 7217 (NBR NM 248/2003) da ABNT prescreve o mtodo de determinao da composio granulomtrica dos agregados midos e grados. O procedimento de ensaio granulomtrico consiste em peneirar uma amostra de peso especificado, calcular as porcentagens retidas e acumuladas em cada peneira da srie. Desta anlise obtm-se os seguintes dados: - curva granulomtrica dimetro mximo mdulo de finura (Alves, 1987). Segundo esta norma, define-se:

- agregado mido a areia natural quartzosa, ou a artificial resultante do britamento de rochas estveis, de dimetro mximo igual ou inferior a 4,8 mm;

- agregado grado o pedregulho natural, ou a pedra britada, com dimetro superior a 4,8 mm.

Uma classificao, de acordo com suas dimenses nominais: - brita 0................................................................ - brita 1................................................................ - brita 2................................................................ - brita 3................................................................ - brita 4................................................................ - brita 5................................................................

4,8 9,5 mm 9,5 19 mm 19 25 mm 25 50 mm 50 76 mm 76 100 mm

A brita 0 utilizada na fabricao de asfaltos, lajotas, peas pr-fabricadas, bloquetes intertravados, jateamento de tneis, revestimento rstico (chapisco), no capeamento de lajes pr-fabricadas e em alguns casos em concretos bombeados. As britas 1 e 2 nos concretos usuais. A brita 3,

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denominada pedra de lastro, muito utilizada em ferrovias. A brita 4 empregada, de modo geral, como drenos (fossas e drenos spticos).

2 Classificao: De acordo com a procedncia, os agregados so classificados em naturais e artificiais:

- agregados naturais: so os que se encontram na natureza, prontos para serem utilizados: areia, cascalho lavado do rio. Pedra-pomes e escria de lava so agregados naturais para concreto leve (~ 1800 kg/m3) e os fragmentos de magnetita e de barita so utilizados para concreto pesado (~3700 kg/m3);

- agregados artificiais: escria de alto-forno e argila expandida (para concreto leve).

3 Classificao: Quanto massa unitria podem ser: - agregados leves: possuem massa especfica menor que 1000kg/m3

(pedra pomes, vermiculita e argila expandida); - agregados normais: possuem massa especfica entre 1000 a 2000 kg/m3

(areia quartzosas, seixos, britas de gnaisses e de granito); - agregados pesados: possuem massa especfica acima de 2000 kg/m3

(barita, magnetita e limonita). Alguns tipos de materiais que podem ser utilizados como agregados

leves:tufos vulcnicos, tufos calcrios, pedra-pomes, lava prosa, escria expandida, resduo de carvo sinterizado, argila expandida, folhelho expandido, ardsia expandida, cinza volante sinterizada, agregado de silcio expandido, perlita e vermiculita. (Evangelista et al., 2002).

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5.3 Consideraes sobre agregados Algumas consideraes podem ser feitas com referncia aos agregados: 1) Quanto s dimenses dos agregados, nas estruturas de concreto

armado, atentamente devem ser observadas as seguintes recomendaes da norma NBR 6118 (ABNT, 2003):

- dimetro mximo menor que 1/4 da menor dimenso da pea a ser concretada;

- dimetro mximo menor que 1/3 da espessura das lajes; - a distncia entre as armaduras no deve ser menor que 1,2 vez a

dimenso mxima do agregado ou, em outras palavras, o dimetro mximo dos agregados deve ser menor que aproximadamente 80% da menor distncia entre as barras da armadura;

- a dimenso mxima do agregado grado utilizado no concreto no deve

superar 20% a espessura do cobrimento (dmax 1,2 cnom). 2) Quanto forma das partculas, as mais arredondadas aumentam a

trabalhabilidade da massa, facilitando as etapas de confeco e manuseio, permitindo menor teor de gua na mistura, diminuindo a porcentagem de vazios, propiciando tendncia de aumento da compacidade e da impermeabilidade e, em conseqncia, tendncia de aumento de resistncia compresso e da durabilidade (ver 3 considerao a seguir). Um bom exemplo de agregados com forma esfrica (arredondada) so os seixos rolados (cascalhos) encontrados na natureza em leitos de rios.

As partculas alongadas e lamenares podem ter efeitos desfavorveis para o concreto, pois tendem a se orientar na massa segundo um plano, propiciando o acmulo de gua e bolhas de ar nas faces inferiores (Neville, 1997). Algumas britas, como as calcrias, em algumas regies, se apresentam dessa forma.

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3) Considerando-se concretos igualmente dosados, com a mesma trabalhabilidade, utilizando-se como agregados grados a brita ou o seixo rolado, algumas comparaes podem ser feitas, entre eles (Thomaz, 2001):

os seixos rolados, por possurem gros arredondados, com superfcies mais lisas, mais polidas, com menor atrito interno, exigem menor consumo de gua para atingir a trabalhabilidade requerida, acarretando, com isso, tendncia de aumento da resistncia do concreto. Contudo, devido menor aderncia entre os gros entre si e com a pasta (superfcies lisas), o concreto obtido dever ter menor resistncia trao e ao desgaste;

as pedras britadas, possuindo superfcies fraturadas, facilitam a aderncia (tendncia de maior resistncia do concreto trao e ao desgaste); os gros apresentando maior atrito interno e maior superfcie especfica, exigem maior consumo de gua para a mesma trabalhabilidade (tendncia de diminuio da resistncia).

De forma geral, pode-se conseguir caractersticas e propriedades semelhantes em concretos dosados com pedra britada ou com seixo rolado. Deve-se procurar na dosagem se obter a mxima trabalhabilidade com o menor consumo de cimento e com o menor fator gua-cimento (Thomaz, 2001).

5.4 Inchamento Para a dosagem de concretos, especial ateno deve ser dada umidade

nos agregados, o que exigir uma correo das propores da mistura (diminuio da quantidade de gua a ser adicionada e acrscimo da massa do agregado de igual valor). No caso da areia, aparece outro efeito: o inchame