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versão 1.0

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA

DO RIO GRANDE DO SUL – CAMPUS RIO GRANDE

Curso Superior de Tecnologia em Construção de Edifícios

Prof. Fábio Costa Magalhães

MATERIAIS COMPONENTES DO CONCRETO

– ESPECIFICAÇÕES E ENSAIOS –

IFRS – Materiais Componentes do Concreto – Especificações e ensaios

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CAPÍTULO 1 – CONSIDERAÇÕES INICIAIS

1.1 – INTRODUÇÃO

Esta apostila visa a apresentar sob um aspecto prático as especificações e metodologias de

ensaio dos materiais com os quais é produzido o concreto de cimento Portland. São buscadas as

regulamentações normativas de cada situação, objetivando uma preparação para a aplicação

profissional dos conceitos aqui apresentados. Ao mesmo tempo, são expostas questões de

conceituação teórica com o intuito de permitir o correto entendimento do conteúdo abordado.

1.2 – OBJETIVOS

Com a aquisição do conhecimento contido no presente documento, o aluno deverá ser

capaz de distinguir sobre as especificações e especificidades dos materiais componentes do

concreto, utilizando as normas técnicas respectivas. Deverá possuir competência para a correta

interpretação dos resultados dos ensaios realizados.

1.3 – CONCRETO

Concreto de Cimento Portland é o material mais utilizado na construção civil na

atualidade. É constituído pela mistura de cimento, agregados inertes e água e, de forma eventual,

por aditivos e adições conforme a necessidade.

Este material passou a ser utilizado como é conhecido hoje no fim do século XIX, com uso

intensificado em meados do século XX; quando o concreto se transformou no material mais

utilizado do mundo depois da água.

A mistura de Cimento Portland e água forma uma pasta cuja fluidez varia conforme a

relação água/cimento1 da combinação. Esta pasta envolve os agregados, produzindo um material

que é capaz de se moldar aos mais variados formatos. Nas primeiras horas o concreto apresenta

certa fluidez, dependendo das características da mistura, com o passar do tempo, a mistura

endurece pela reação de caráter irreversível do cimento em contato com a água. Este adquire

resistência mecânica tornando-se um material de grande utilidade estrutural.

1Razão, em massa, entre a quantidade de água e de cimento adicionada em argamassas ou concretos.

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1.4 – MATERIAIS COMPONENTES DO CONCRETO – MCC’s

Tão fundamental quanto uma boa dosagem do concreto é a correta escolha dos materiais

que o compõe. Neste documento são apresentados os principais materiais utilizados na produção

do concreto e os principais ensaios de caracterização dos mesmos. A norma brasileira NBR

12654 – Controle tecnológico de materiais componentes do concreto – estabelece as condições

exigíveis do controle da qualidade dos materiais com os quais o concreto é produzido.

CAPÍTULO 2 – CIMENTO PORTLAND

2.1 – INTRODUÇÃO

O Cimento Portland é um aglomerante hidráulico2 proveniente da moagem do chamado

Clínquer Portland. O clínquer é obtido pela mistura e moagem de calcário e argila em proporções

adequadas. Esta mistura é aquecida em fornos (em geral rotativos) até temperaturas próximas da

fusão completa do material, sofrendo um rápido resfriamento. O clínquer Portland é moído

juntamente com gesso, resultando no Cimento Portland; um material em pó, fino e de cor

acinzentada.

Figura 2.1 – Clínquer Portland.

A adição do gesso (gipsita) é realizada na moagem final do cimento com o intuito de

regular o tempo de pega, permitindo que o cimento permaneça trabalhável por um período de,

pelo menos, uma hora.

2 Aglomerante hidráulico são os elementos que endurecem pela ação de água, através do processo de

hidratação e depois de endurecido adquire características de rocha artificial, mantendo suas propriedades.

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O cimento produzido desta forma constitui-se de vários óxidos que compõem compostos

complexos que se combinam com a água. Esta combinação entre o cimento e água resulta em um

material cristalino com propriedades de resistência e aderência aos agregados e às armaduras.

Os principais óxidos que compõem o cimento e suas representações de forma simplificada

são apresentados na Tabela 2.1.

Tabela 2.1 – Componentes principais do Cimento Portland.

Representação Descrição Representação

Simplificada

CaO Óxido de Cal C

SiO2 Óxido de Silício S

Al2O3 Óxido de Alumínio A

Fe2O3 Óxido de Ferro F

Figura 2.2 – Jazida de extração mineral e britador (ITAMBÉ, 2008).

O resultado das combinações entre os principais óxidos é a geração de quatro componentes

principais:

- C3S – Silicato tricálcico;

- C2S – Silicato dicálcico;

- C3A – Aluminato tricálcico;

- C4AF – Ferro aluminato tetracálcico.

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Figura 2.3 – Forno de clinquerização (ITAMBÉ, 2008).

As características proporcionadas por estes compostos ao Cimento Portland durante o seu

processo de hidratação estão apresentadas de forma resumida na Tabela 2.2. A Figura 2.4

apresenta o comportamento mecânico dos componentes do concreto com o aumento da idade. As

Figuras 2.5 e 2.6 apresentam um esquema simplificado do processo produtivo do cimento

Portland e a vista aérea de uma fábrica, respectivamente.

Tabela 2.2 – Características principais dos compostos de Cimento Portland.

Composto Característica

C3S

Endurecimento (reação) rápido, liberação de um moderado

calor de hidratação3, altas resistências iniciais.

C2S

Endurecimento lento, baixo calor de hidratação liberado,

altas resistências finais.

C3A

Endurecimento muito rápido, muito alto calor de

hidratação, baixa resistência.

C4AF

Endurecimento rápido, calor de hidratação alto, resistência

desprezível.

3 Calor desenvolvido no maciço de concreto durante o processo exotérmico de hidratação do cimento.

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Figura 2.4 – Comportamento mecânico dos compostos do cimento Portland (TARTUCE e

GIOVANNETTI, 1990).

Figura 2.5 – Fluxograma de produção do cimento.

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Figura 2.6 – Vista aérea da fábrica de cimento Portland Ash Grove Cement em Oregon-EUA

(MEHTA e MONTEIRO, 2008).

2.1.1 – ADIÇÕES

Em determinadas situações, são adicionados outros materiais ao composto oriundo da

moagem de clínquer e gesso. Quando estas adições participam do processo de hidratação do

cimento são denominadas adições ativas. As adições no cimento melhoram certas características

do concreto, além de preservar o ambiente ao aproveitar resíduos e diminuir a extração de

matéria prima. A introdução destas adições resulta em Cimentos Portland de tipos distintos, cujas

características e propriedades são normatizadas por normas brasileiras (NBR) vigentes.

2.2 – TIPOS DE CIMENTOS PORTLAND

2.2.1 – CIMENTO PORTLAND COMUM (CP I)

Este é um tipo de cimento sem qualquer adição além do gesso, que serve como retardador

de pega. Suas características são estabelecidas através da NBR 5732 – Cimento Portland comum.

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Sua utilização é indicada em construções de concreto nas quais a estrutura não fique exposta a

ambientes agressivos, com presença de sulfatos.

Também se pode encontrar no mercado o Cimento Portland comum com adições (CP I-S),

cuja composição apresenta a adição de material pozolânico4 em massa, ao ter de 5 %.

2.2.2 – CIMENTO PORTLAND COMPOSTO (CP II)

Este tipo de cimento é especificado através da norma brasileira NBR 11578 – Cimento

Portland composto. Tem como característica a liberação de calor numa velocidade menor do que

o gerado pelo CP I. Desta forma, sua utilização é mais recomendada no caso de grandes maciços

de concreto, onde o elevado volume da concretagem e a superfície relativamente pequena

reduzem a capacidade de resfriamento da massa. Este cimento também apresenta melhor

resistência ao ataque dos sulfatos contidos no solo.

Os Cimentos Portland Compostos apresentam-se em três diferentes composições:

a) Cimento Portland composto com fíler (CP II-F):

Este cimento apresenta adição de material carbonático5 (fíler) à mistura clínquer e

gesso. A adição de fíler é estabelecida pela NBR 11578 entre 6 e 10 %, em massa, em

relação ao cimento comum. Sua utilização não é recomendada em ambientes agressivos.

b) Cimento Portland composto com pozolana (CP II-Z):

Este tipo de cimento contém adição de material pozolânico. Apresenta adição de

pozolana no percentual de 6 a 14 %, em massa; admitindo até 10 % de fíler à composição.

A característica de resistência a sulfatos torna o composto pozolânico recomendado à

aplicação em ambiente com sulfatos, tais como obras marítimas, subterrâneas ou

industriais.

c) Cimento Portland composto com escória (CP II-E):

4 Material composto em grande parte por silicatos que reagem com o hidróxido de cálcio liberado na

hidratação do cimento, produzindo uma pasta compacta com resistência a certos agentes agressivos. 5 Materiais carbonáticos são rochas moídas compostas por carbonato de cálcio, como o calcário. Quando

adicionados ao concreto são denominados fíler.

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Este cimento apresenta adição de escória granulada de alto-forno. A escória de alto-

forno é obtida pelo processo de fusão do subproduto da produção de aço ou ferro,

conhecido como escória de ferro. Esta fusão gera um material vítreo, capaz de ser moído.

Esta escória é composta por silicatos inertes que se comportam como aglomerantes

hidráulicos, auxiliando no endurecimento da pasta. O teor em massa de escória é

estabelecido pela NBR 11578 com valores entre 6 e 34 %; com a possibilidade de adição

de fíler ao teor máximo de 10 %. É recomendado para estruturas com necessidade de calor

de hidratação moderado, tais como grandes maciços de concreto, como obras de barragens.

2.2.3 – CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO (CP III)

Este tipo de cimento é especificado pela NBR 5735 – Cimento Portland de alto-forno.

Apresenta adição de escória em um percentual superior ao utilizado no cimento composto CP II-

E; fato que proporciona a este cimento características como: baixo calor de hidratação e maior

resistência a agentes agressivos. Sua utilização é indicada para os mesmos casos do cimento

composto por escória, porém com vantagens em relação ao CP II. Os teores de adição de escória

de alto-forno são apresentados na Tabela 2.3.

Tabela 2.3 – Teores dos componentes do CP III segundo a NBR 5735.

Sigla Classe de

Resistência

Componentes (% em massa)

Clínquer + sulfato

de cálcio

Escória granulada

de alto-forno

Material

carbonático

CP III

25

65-25 35-70 0-5 32

40

2.2.4 – CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO (CP IV)

Este tipo de cimento é especificado pela NBR 5736 – Cimento Portland pozolânico.

Apresenta adição de material pozolânico na proporção de 15 a 50 % em massa. O alto teor

pozolânico proporciona ao concreto uma maior impermeabilidade e conseqüente durabilidade.

Os materiais pozolânicos são definidos como elementos silicosos ou silicoaluminosos que

por si só possuem pouca ou nenhuma atividade aglomerante, mas que, quando finamente

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divididos e na presença de água, reagem com o hidróxido de cálcio formando um composto com

propriedades cimentícias. A origem da pozolana pode ser natural ou artificial. No caso natural

são provenientes regiões vulcânicas6 ou de origem sedimentar. As pozolanas artificiais são

oriundas de tratamentos térmicos ou subprodutos industriais, podendo ser:

- Argilas calcinadas: provenientes da calcinação de algumas argilas que, quando tratadas

com temperaturas entre 500 e 900 °C, passam a reagir com o hidróxido de cálcio;

- Cinzas volantes: resíduos provenientes da combustão de carvão pulverizado ou

granulado.

As cinzas volantes são precipitadas eletrostaticamente dos fumos de exaustão das centrais

termelétricas a carvão e são as pozolanas artificiais mais comuns. No Rio Grande do Sul, o

cimento CP IV é o mais produzido. Este fato decorre da grande oferta de cinzas volantes

oriundas da queima de carvão mineral para a geração de energia elétrica nas usinas

termoelétricas. A região de Candiota e Pinheiro Machado/RS concentra grande parte da

produção de cimento deste estado.

2.2.5 – CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL (CP V-ARI)

Assim como o cimento comum CP I, o cimento CP V não apresenta nenhum tipo de

adição, embora possa ser comercializado com teor de material carbonático de até 5 %. No

entanto sua produção difere da dos demais cimentos em virtude da dosagem diferente entre

calcário e argila utilizada na produção do clínquer e ao processo mais aprimorado de moagem

que proporciona um cimento de grãos mais finos. Estas características fazem com que o CP V-

ARI apresente resistências elevadas com maior rapidez.

Este tipo de cimento é amplamente utilizado em estruturas pré-moldadas de concreto e em

estruturas que exijam resistências iniciais mais elevadas nas primeiras idades.

A norma brasileira NBR 5733 - Cimento Portland de alta resistência inicial - define os

parâmetros de produção deste tipo de cimento.

2.2.6 – CIMENTO PORTLAND RESISTENTE A SULFATOS (CP RS)

6 A origem do termo pozolana é a região do vulcão Vesúvio no território italiano, conhecida como Pozzuoli,

onde são encontradas cinzas vulcânicas com propriedades pozolânicas.

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Este tipo de cimento busca proporcionar resistência a ambientes agressivos sulfatados que

tendem a acarretar manifestações patológicas nas estruturas de concreto. Este tipo de cimento é

indicado para regiões marítimas e industriais. A norma NBR 5737 – Cimentos Portland

resistentes a sulfatos – apresenta as características inerentes ao cimento do tipo RS. Segundo esta

norma, cinco tipos de cimentos podem apresentar resistência a sulfatos (CP I, CP II, CP III, CP

IV e CP V-ARI), desde que satisfaçam as seguintes condições:

- Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de no

máximo 8 % e 5 % em massa, respectivamente;

- Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60 % e 70 % de escória granulada de

alto-forno, em massa;

- Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25 % e 40 % de material pozolânico,

em massa;

- Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras

que comprovem resistência aos sulfatos.

2.2.7 – CIMENTO PORTLAND BRANCO (CPB)

O cimento Portland branco é produzido a partir de clínquer Portland branco. Esta cor é

obtida a partir de matérias primas com baixos teores de óxido de ferro e manganês; além do fato

de utilizar caulim7 ao invés de argila. A NBR 12989 – Cimento Portland branco – apresenta as

especificações e exigências para este tipo de cimento.

Figura 2.7 – Extração e pedras de caulim.

7 Minério composto de silicatos hidratados de alumínio, como a caulinita e a haloisita. Apresenta coloração

branca.

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Este tipo de cimento é encontrado para duas distintas aplicações:

- Cimento Portland branco estrutural: é utilizado na execução de concretos estruturais com

finalidades arquitetônicas;

- Cimento Portland branco não-estrutural: Não pode ser utilizado para fins estruturais,

sendo aplicado em acabamentos, tais como o rejuntamento de revestimentos cerâmicos.

2.2.8 – CLASSES DE RESISTÊNCIA DO CIMENTO

Além das especificações e classificações dos cimentos em virtude do tipo e teor de adição

que o mesmo apresenta, têm-se a distinção em classes de resistência. Esta distinção é

estabelecida com base no resultado aos 28 dias de idade da resistência à compressão de uma

pasta do cimento determinada de acordo com a norma brasileira NBR 7215 – Cimento Portland –

Determinação da resistência à compressão. As designações das classes de cimento são 25, 32 e

40; referindo-se as resistências à compressão de 25, 32 e 40 MPa, respectivamente.

Por exemplo, um cimento com a classificação CP IV-32, indica um cimento Portland

pozolânico cuja resistência à compressão conforme a NBR 7215 é de, pelo menos, 32 MPa aos

28 dias de idade.

No Brasil, a produção de cimento apresentou um grande incremento na década de 1970,

através do chamado “Milagre Brasileiro”. Após duas décadas de estagnação, a produção voltou a

crescer, impulsionado, sobretudo, pela criação do Plano Real e pelo Programa de Aceleração do

Crescimento (PAC). A Figura 2.8 apresenta esta evolução.

Figura 2.8 – Consumo brasileiro de cimento (Fonte: SNIC).

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2.3 – ENSAIOS DE CIMENTOS

Existem diversos ensaios utilizados para caracterizar os cimentos. Alguns são comumente

utilizados, outros são realizados em situações específicas, dependendo da necessidade. A seguir

são apresentados alguns destes ensaios, suas características, procedimentos e referências

normativas. Cada tipo de cimento possui suas especificações, sendo estas estabelecidas nas

respectivas normas de referência. A metodologia de ensaio destas especificações, no entanto, é

comum à maioria dos cimentos Portland.

2.3.1 – PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL

A determinação da pasta de consistência normal faz-se fundamental no estudo das

propriedades dos cimentos Portland. Esta pasta normal é utilizada como forma de padronizar

todos os ensaios de caracterização dos cimentos, tornando uniforme a metodologia de análise e

evitando variações provocadas pelas manipulações de laboratoristas.

A norma brasileira NBR NM 43 – Cimento Portland – Determinação da pasta de

consistência normal – define a pasta normal como a mistura de água destilada e cimento Portland

realizada conforme esta norma, na qual a sonda de Tetmajer8 (Figura 2.10-a), acoplada ao

aparelho de Vicat (Figura 2.9), penetra a uma distância de (6 ± 1) mm da placa da base.

A metodologia de preparação da pasta de consistência normal é padronizada pela NBR

NM 43. Para a mistura, deve ser utilizado um misturador com pás padronizadas (Figura 2.11) e

com duas velocidades de rotação e translação, conforme a Tabela 2.4.

Figura 2.9 – Aparelho de Vicat para determinação do tempo de início e fim de pega no

cimento e pasta de consistência normal.

8 Sonda acoplada ao aparelho de Vicat para a determinação da pasta de consistência normal.

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Medidas em milímetros

(a) (b) (c)

Figura 2.10 – Sonda de Tetmajer para determinação da consistência normal (a); Agulha para

determinação do tempo de pega inicial (b) e Agulha e acessórios para determinação do fim de

pega (NBR NM 43).

(a)

(b)

Figura 2.11 – (a) Argamassadeira de movimento planetário para mistura de cimentos e

argamassas em ensaios de laboratório; (b) Misturador mecânico com dimensões normatizadas.

Tabela 2.4 – Velocidade da pá do misturador (NBR NM 43).

Velocidade Rotação

[min-1

]

Movimento Planetário

[min-1

]

Lenta 140 ± 5 62 ± 5

Rápida 285 ± 10 125 ± 10

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A pasta é preparada com uma massa de cimento de (500 ± 0,5) gramas, sendo a água

adicionada ao aglomerante por tentativas, com exatidão de 0,5 g. Após a mistura, a pasta deve

ser colocada no molde e posicionada no aparelho de Vicat. Esta é classificada como de

consistência normal quando a pasta faz com que a sonda de Tetmajer se situe a uma distância de

(6 ± 1) mm da placa da base após 30 segundos do instante em que esta foi solta no molde.

Nos resultados do ensaio de determinação da pasta de consistência normal, deve ser

expresso o percentual de água adicionado ao cimento que proporcionou a pasta normal. A

equação (2.1) estabelece a quantidade de água utilizada:

𝐴 =𝑚𝑎

𝑚𝑐 .100 (2.1)

Onde:

- ma é a massa de água utilizada para obtenção da pasta normal, em gramas;

- mc é a massa de cimento utilizada no ensaio, em gramas.

Esta pasta de consistência normal deverá ser utilizada na determinação de outras

propriedades dos cimentos Portland, conforme se pode verificar a seguir.

2.3.2 – PEGA E ENDURECIMENTO

Após um determinado tempo da mistura entre o cimento e a água, a pasta começa a perder

sua plasticidade. Este fato ocorre devido ao início das reações químicas nos compostos do

cimento. Ao tempo transcorrido entre a mistura e o início das reações dá-se o nome de início de

pega. O início de pega pode ser percebido através do aumento repentino da viscosidade da pasta,

bem como pelo aumento de sua temperatura – decorrência das reações exotérmicas da hidratação

do cimento.

Por convenção, dá-se o nome de fim de pega ao ponto em que a pasta de cimento atinge

um estágio de indeformabilidade ao sofrer pequenas solicitações de cargas. Após o fim de pega,

a pasta de cimento continua o processo de incremento de resistência mecânica e coesão; etapa

conhecida como endurecimento.

Determinar o início e o fim de pega do cimento é importante para se ter uma noção do

período em que o concreto irá apresentar plasticidade, permitindo o transporte, lançamento e

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adensamento; bem como o instante a partir do qual se poderá transitar sobre ele e iniciar o

procedimento de cura9.

Diversos são os fatores que influenciam nos tempos de início e fim de pega:

- Composição de cimento rica em aluminato tricálcico (C3A) acarreta períodos curtos de

início de pega, pois provoca um rápido endurecimento da pasta. A adição de gesso ao composto

corrige este tempo;

- Quanto mais aprimorada for a moagem do clínquer, ou seja, mais fino forem os grãos do

cimento, mais rápido o início de pega. Isto ocorre devido a maior área de hidratação dos grãos no

caso de moagem mais fina;

- O aumento da temperatura culmina em redução do início de pega pela aceleração das

reações químicas;

A medição do tempo de pega do cimento é feita com a utilização de uma agulha (Figura

2.10-b e 2.10-c), acoplada ao Aparelho de Vicat (Figura 2.9). A norma NBR NM 65 – Cimento

Portland – Determinação do tempo de pega, estabelece as condições e metodologias de ensaio.

O ensaio consiste em produzir uma pasta de cimento de consistência normal e penetrar

uma agulha de forma padronizada à mesma.

O tempo de início de pega é, em condições normalizadas, o intervalo de tempo decorrido

desde a adição de água ao cimento até o momento em que a agulha de Vicat penetra na pasta até

uma distância de (4 ± 1) mm da placa base.

O tempo de fim de pega é, em condições normalizadas, o intervalo de tempo decorrido

desde a adição de água ao cimento até o momento em que a agulha de Vicat penetra 0,5 mm na

pasta.

2.3.3 – EXPANSIBILIDADE (ESTABILIDADE DE VOLUME)

Faz-se fundamental que uma estrutura executada a partir de uma pasta de cimento

(argamassa ou concreto), não sofra grandes variações volumétricas desde a hidratação até o

endurecimento. Mais precisamente, não pode haver uma expansão prejudicial na pasta, fato que,

sob condições de contenção, tende a provocar desagregações e deformações.

9 Conjunto de procedimentos realizados para evitar a perda acelerada de água do maciço de concreto nos

primeiros dias após o lançamento.

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Cimentos com excesso de óxido de cálcio (CaO) apresentam maior tendência de

expansibilidade, visto que a hidratação deste composto ocorre mais lentamente e o hidróxido de

cálcio (Ca(OH)2) ocupa um volume muito maior quando comparado ao CaO.

Devido ao fato da expansão do cimento dar-se de forma bastante lenta, muitas vezes

tornando-se aparente apenas após alguns meses, são utilizados ensaios acelerados para a

determinação desta propriedade.

A norma NBR 11582 – Cimento Portland – Determinação da expansibilidade de Le

Chatelier, normatiza a metodologia para determinar a expansibilidade da pasta de cimento. O

método consiste em medir o distanciamento de duas hastes provocado pela expansão da pasta de

cimento de consistência normal moldada no interior de um cilindro fendido segundo uma

diretriz, em um aparelho denominado Agulha de Le Chatelier (ver Figura 2.12).

(a)

(b)

Figura 2.12 – Especificações da Agulha de Le Chatelier (a); Agulha de Chatelier (b).

Este documento apresenta duas análises distintas: Expansibilidade a frio e a quente. Estas

se diferem em função das condições de cura e ensaio a que a pasta é submetida.

2.3.4 – CALOR DE HIDRATAÇÃO

As reações que ocorrem na pasta de cimento durante o período de pega e endurecimento

são exotérmicas; ou seja, acarretam elevação da temperatura do concreto ou argamassa,

principalmente nas reações rápidas.

Os efeitos do calor da hidratação do cimento são mais sensíveis nos concretos-massa10

,

uma vez que a dissipação térmica ocorre pela superfície da peça e este calor é proporcional ao

volume, provocando efeitos desfavoráveis. Os efeitos da elevação da temperatura dos concretos

10

Estruturas que exigem grandes volumes de concreto como, por exemplo, as obras de barragens.

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e argamassas em decorrência da energia térmica liberada durante a hidratação do cimento podem

ser muito nocivos às estruturas.

No entanto, em outras situações o calor de hidratação pode ser favorável, como por

exemplo, nas concretagens que são realizadas em situações de baixa temperatura, uma vez que

este calor tende a oferecer energia de ativação para as reações de hidratação.

O calor de hidratação é a quantidade de calor liberada pela unidade de massa de cimento

durante sua reação de hidratação. É expresso em calorias por grama (cal/g) ou joule por grama

(J/g).

Figura 2.13 – Taxa de liberação de calor de uma pasta de cimento Portland durante a pega e o

período de endurecimento (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

A norma brasileira NBR 12006 – Cimento – Determinação do calor de hidratação pelo

método da garrafa de Langavant, descreve a metodologia de determinação do calor de hidratação

dos cimentos por meio de um calorímetro semi-adiabático11

.

Figura 2.14 – Garrafa de Langavant para determinação do calor de hidratação do cimento.

2.3.5 – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO

11

Uma fronteira adiabática isola completamente o sistema de sua vizinhança no que tange a troca de matéria

ou ao calor.

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A determinação da resistência do cimento faz-se necessária à qualificação dos distintos

cimentos quanto aos esforços mecânicos que o mesmo é capaz de suportar.

O conceito de resistência do cimento visa determinar o comportamento do cimento nas

argamassas e concretos; sendo assim, os ensaios deveriam ser realizados com base em pastas de

argamassas e em concretos. Na prática esta metodologia não é adotada por obrigar a trabalhar

com grandes quantidades de materiais e pelo fato de ampliar a possibilidade de dispersão nos

resultados devido à dificuldade de normatizar todos os agregados utilizados. O ensaio da pasta de

cimento e água – sem agregados – também não é representativo devido à diferença na quantidade

de água para amassamento e devido à variação do incremento de resistência com o tempo

quando comparada ao ensaio com a utilização de agregados.

A Figura 2.15 apresenta uma relação entre as resistências de concreto e de argamassa para

uma mesma relação água/cimento.

Figura 2.15 – Relação entre as resistências de concreto e de argamassas com igual relação

água/cimento (NEVILLE, 2007).

Como forma de uniformizar o método de qualificação do cimento quanto aos esforços

mecânicos, foi determinado o ensaio do cimento sob a forma de argamassa composta por

agregado miúdo. A NBR 7215 – Cimento Portland – Determinação da resistência à compressão,

especifica o método de determinação da resistência à compressão do cimento Portland.

A argamassa a ser ensaiada deve ser produzida com uma areia normal, cujas especificações

atendam a NBR 7214 – Areia normal para ensaio de cimento – Especificação.

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20

A NBR 7215 especifica todas as condições de ensaio, desde a temperatura ambiente do

laboratório (24 ± 4 °C) até os métodos de cura dos corpos de prova; passando pela dosagem dos

materiais. Este documento define a relação água/cimento da argamassa em 0,48. A mistura dos

materiais deve ser realizada com equipamento mecanizado e padronizado, conforme a Figura

2.11. Os corpos de prova de argamassa são moldados em formas cilíndricas com dimensões 5 x

10 cm (Figura 2.16) e rompidos sob compressão para determinação da carga de ruptura12

. Antes

do rompimento os exemplares devem ser capeados com um mistura de enxofre a quente,

conforme a Figura 2.17.

Figura 2.16 – Formas metálicas para corpos de prova de argamassa com dimensões 5 x 10 cm.

Para cada idade, devem ser rompidos quatro CP’s; sendo a resistência à compressão igual à

média dos resultados, em megapascals, dos rompimentos individuais.

Figura 2.17 – Capeamento de corpos de prova de argamassa com

enxofre.

12

Carga máxima indicada no equipamento de ensaio.

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21

Os quatro resultados individuais de resistência, bem como a média destes resultados e o

desvio padrão máximo13

deverão compor o certificado de ensaio.

Quando o desvio padrão máximo for superior a 6 %, deve ser calculada uma nova média,

desconsiderando o valor discrepante. Este valor descartado deve ser identificado no certificado

de ensaio por um asterisco.

A Figura 2.18 mostra um exemplo de prensa hidráulica utilizada no rompimento dos

corpos de prova e na determinação da resistência à compressão do cimento. A Tabela 2.5 (pág.

27) apresenta os valores mínimos exigidos de resistência à compressão para cada idade de

rompimento de todos os tipos de cimento comercializados no Brasil.

Figura 2.18 – Modelo de prensa hidráulica com acionamento elétrico para rompimento dos

corpos de prova (Catálogo EMIC).

A Figura 2.19 apresenta a evolução média da resistência à compressão dos tipos de

cimento Portland brasileiros.

13

Desvio padrão máximo é a diferença entre a resistência média dos rompimentos e a resistência individual

que mais se afasta desta média. Deve ser expresso em percentual.

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22

Figura 2.19 – Evolução média da resistência à compressão dos cimentos brasileiros (ABCP).

2.3.6 – FINURA

A medida da finura do cimento Portland busca verificar a granulometria dos grãos deste

material. A definição da finura é importante, pois muitas propriedades dos concretos e

argamassas variam em função deste valor. Como a hidratação do cimento se dá através da

superfície dos grãos, a finura (grau de moagem) irá influenciar na rapidez da hidratação e em

propriedades como calor de hidratação, retração, incremento de resistência com a idade, entre

outras. Cimentos mais finos terão maiores resistências nas primeiras idades, bem como, tenderão

a ser mais homogêneos (resistentes à penetração de água). Esta finura, no entanto, aumenta a

possibilidade de fissuramento e retração, através da quantidade de calor liberada.

Existem duas metodologias normatizadas para a definição da finura do cimento:

a) NBR 11579 – Cimento Portland - Determinação da finura por meio da peneira 75

µm (n° 200)

Consiste em determinar a percentagem retida de uma amostra de cimento em uma peneira

com abertura de malha de 0,075 mm (peneira de n° 200). Utiliza-se uma amostra de cimento de

20 gramas, coloca-se esta sobre a peneira n° 200 e se inicia peneiramento mecanizado por um

período de 3 minutos.

O índice de finura do cimento é definido através da equação (2.2):

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23

𝐹 =𝑅. 𝐶

𝑀 .100 (2.2)

Onde:

F é o índice de finura (%);

R é o resíduo de cimento retido na peneira n° 200 (g);

M é a massa da amostra inicial de cimento (g);

C é um fator de correção estabelecido em norma, referente à peneira utilizada no ensaio.

Exemplo: Cimentos portland comum da classe CP I – 32 apresentam resíduo retido na

peneira de n° 200 inferior a 12 %.

b) NBR NM 76 – Cimento Portland – Determinação da finura pelo método de

permeabilidade ao ar (Método de Blaine)

Consiste em determinar a área específica pelo tempo de passagem de certa quantidade de

ar através de uma porção de cimento. A determinação da superfície serve, principalmente, para

checar a uniformidade da moagem de uma fábrica de cimento.

Este método baseia-se no tempo que determinada quantidade de ar necessita para

atravessar uma camada de cimento compactada, de dimensões e porosidade especificadas. Em

condições normatizadas, a superfície específica do cimento é proporcional a t, onde t é o tempo

necessário para a quantidade de ar atravessar a camada de cimento.

A superfície específica do cimento é expressa em centímetros quadrados por grama (cm²/g)

ou metro quadrado por quilograma (m²/kg) e é determinada através da equação (2.3):

𝑆 =𝐾

𝜌 .

𝜀3

(1 − 𝜀) .

𝑡

0,1. ƞ (2.3)

Onde:

S é a superfície específica do cimento (cm²/g);

ɛ é a porosidade da camada (ɛ = 0,5 para as condições prescritas na NBR NM 76);

t é o tempo medido (s);

ρ é a massa específica do cimento (g/cm³);

K é a uma constante que depende do aparelho utilizado no ensaio;

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24

ƞ é a viscosidade do ar à temperatura de ensaio (Pa.s).

Figura 2.20 – Conjunto para determinação da superfície específica do cimento (Aparelho de

Blaine).

Como exemplo: um cimento portland comum, da classe CP I – 32, apresenta uma área

específica, determinada através do Método de Blaine, igual ou superior a 240 m²/kg.

2.3.7 – PERDA AO FOGO E RESÍDUO SOLÚVEL

O ensaio de perda ao fogo é determinado com base na norma brasileira NBR NM 18 –

Análise química – Determinação de perda ao fogo - Consiste, basicamente, na pesagem de

amostras de cimento Portland a uma temperatura entre 900 e 1000 °C. Este ensaio estabelece a

perda de massa do cimento após o aquecimento. Esta perda refere-se, em grande parte, ao

dióxido de carbono presente no fíler calcário, sendo que este ensaio serve como parâmetro de

estimativa do teor desta adição. Outra parcela da perda ao fogo refere-se à perda de água do

gesso através do processo de evaporação. Um valor elevado de perda ao fogo caracteriza

hidratação avançada do cimento e desaconselha sua utilização. O percentual de perda ao fogo é

determinado pela equação (2.4):

𝑃𝐹 = 𝑀𝑄 − 𝑀𝑆

𝑀𝑆 𝑥 100 (2.4)

Onde:

MS é a massa do cimento seca a 100 °C (g);

MQ é a massa do cimento submetida à temperatura superior a 900 °C (g);

PF é a perda ao fogo (%).

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25

O resíduo insolúvel é estabelecido conforme as recomendações da NBR NM 15 – Análise

química – Determinação do resíduo insolúvel, indica a quantidade de elementos não hidráulicos

no cimento. A determinação do resíduo insolúvel é realizada mediante o ataque por ácido

clorídrico diluído. Este ensaio permite estabelecer o teor de cinzas na massa do cimento.

Os limites de perda ao fogo e resíduo insolúvel estabelecidos para cada tipo de cimento

estão apresentados na Tabela 2.5 da página 27.

2.3.8 – MASSA ESPECÍFICA

A massa específica do cimento caracteriza-se pela razão entre a massa do sólido e o

volume ocupado pelo mesmo. A determinação da massa específica do cimento é realizada com

base na norma NBR NM 23 – Cimento Portland e outros materiais em pó – Determinação da

massa específica. Este documento define as condições de ensaio e os equipamentos utilizados. O

Frasco de Le Chatelier é utilizado para a determinação desta propriedade através da diferença de

volume. Um determinado líquido (em geral querosene) é introduzido no frasco e tem seu volume

medido. Após, uma massa previamente conhecida de cimento é colocada neste frasco e a

variação de volume da mistura é determinada. A massa específica é determinada pela razão entre

a massa de cimento e a variação de volume proporcionada pela introdução do material sólido.

Figura 2.21 – Frasco de Le Chatelier para determinação da massa específica do cimento.

2.4 – ESPECIFICAÇÕES E EXIGÊNCIAS DOS CIMENTOS

Os cimentos Portland possuem características estabelecidas para cada um dos tipos

produzidos. São partes destas características normatizadas as exigências químicas, físicas e

mecânicas. A Tabela 2.5 apresenta as especificações estabelecidas em cada uma das normas

técnicas de referência para os distintos cimentos comercializados no Brasil.

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26

Tabela 2.5 – Especificações e exigências técnicas dos tipos de cimento Portland brasileiros.

Especificações Unid Norma do

ensaio

Tipo de Cimento

CP I CP I-S CP II-E CP II-Z CP II-F CP III CP IV CP V

NBR 5732 NBR 11578 NBR 5735 NBR 5736 NBR 5733

Resíduo insolúvel (RI) % NBR NM 15 ≤ 1,0 ≤ 5,0 ≤ 2,5 ≤ 16,0 ≤ 2,5 ≤ 1,5 - ≤ 1,0

Perda ao fogo (PF) % NBR NM 18 ≤ 2,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,5 ≤ 4,5 ≤ 4,5

Óxido de magnésio (MgO) % NBR NM 14 ≤ 6,5 ≤ 6,5 - ≤ 6,5 ≤ 6,5

Trióxido de enxofre (SO3) % NBR NM 16 ≤ 4,0 ≤ 4,0 ≤ 4,0 ≤ 4,0 ≤3,5

Anidrido carbônico (CO2) % NBR NM 20 ≤ 1,0 ≤ 3,0 ≤ 5,0 ≤ 3,0 ≤ 3,0 ≤ 3,0

Limites de Classe 25 32 40 25 32 40 25 32 40 25 32

Pega Início (h)

h NBR NM 65 ≥ 1 ≥ 1 ≥ 1 ≥ 1 ≥ 1

Fim (h) ≤ 10 ≤ 10,0 ≤ 12,0 ≤ 12,0 ≤ 10,0

Expansibilidade a quente mm

NBR 11582 ≤ 5 ≤ 5,0 ≤ 5,0 ≤ 5,0 ≤ 5,0

frio mm ≤ 5 ≤ 5,0 ≤ 5,0 ≤ 5,0 ≤ 5,0

Finura Peneira 75 µm % NBR 11579 ≤ 12,0 ≤ 10,0 ≤ 12,0 ≤ 10,0 ≤ 8,0 ≤ 8,0 ≤ 6,0

Área específica m²/kg NBR NM 76 ≥ 240 ≥ 260 ≥ 280 ≥ 240 ≥ 260 ≥ 280 - - ≥ 300

Resistência à

compressão

3 dias

MPa NBR 7215

≥ 8,0 ≥ 10,0 ≥ 15,0 ≥ 8,0 ≥ 10,0 ≥ 15,0 ≥ 8,0 ≥ 10,0 ≥ 12,0 ≥ 8,0 ≥ 10,0 ≥ 24,014

7 dias ≥ 15,0 ≥ 20,0 ≥ 25,0 ≥ 15,0 ≥ 20,0 ≥ 25,0 ≥ 15,0 ≥ 20,0 ≥ 23,0 ≥ 15,0 ≥ 20,0 ≥ 34,0

28 dias ≥ 25,0 ≥ 32,0 ≥ 40,0 ≥ 25,0 ≥ 32,0 ≥ 40,0 ≥ 25,0 ≥ 32,0 ≥ 40,0 ≥ 25,0 ≥ 32,0 -

91 dias - - - - - - ≥ 32,0 ≥ 40,0 ≥ 48,0 ≥ 32,0 ≥ 40,0 -

14

Exigível a resistência de 14,0 MPa com 1 dia de idade.

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27

CAPÍTULO 3 – AGREGADOS

3.1 – INTRODUÇÃO

O agregado caracteriza-se como um componente geralmente inerte, desempenhando um

papel de enchimento; acrescentando volume à pasta de cimento. No aspecto de enchimento, os

agregados apresentam vantagens econômicas, reduzindo custos de produção do concreto. No

caráter técnico, os agregados melhoram algumas características importantes do concreto, tais

como redução da retração15

, da fluência16

, abrasão, entre outros.

A pasta de cimento tem como função envolver as partículas de agregados, preenchendo os

vazios entre os grãos destes. Os agregados ocupam percentuais entre 60 e 80 % do volume total

do concreto, variando de acordo com o tipo de traço.

Existem diversas origens para os agregados; podendo-se destacar as rochas britadas,

materiais de leitos de rios ou em cavas de resíduos da degradação natural de rochas.

A classificação dos agregados pode ser realizada segundo distintas características. Entre

estas se podem destacar:

a) Natureza ou Origem:

- Natural: encontrados diretamente na natureza no formato em que serão utilizados

(ex.: areia de rios e cavas, seixos,...).

- Artificial: necessitam de beneficiamento para serem utilizados como agregado

(ex.: rochas britadas, areias artificiais, pó de pedra,...).

b) Dimensões:

- Agregado Graúdo: são os agregados cujos grãos passam pela peneira com

abertura de 75 mm e são retidos na peneira com abertura de 4,75 mm.

- Agregado Miúdo: são aqueles cujos grãos são passantes na peneira # 4,75 mm e

ficam retidos na peneira # 150 µm, em ensaio realizado segundo a norma NBR NM

248.

15

Redução do volume do maciço do concreto, sobretudo devido à perda de água da pasta de cimento. 16

Deformação lenta do concreto quando o mesmo é submetido a um carregamento permanente.

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28

Figura 3.1 – Peneiras para determinação da composição granulométrica de agregados.

A norma NBR 7211 – Agregados para concreto – Especificação – estabelece os requisitos

exigíveis para o recebimento e a produção dos agregados miúdos e graúdos destinados a

produção de concreto de cimento Portland. Este documento define os ensaios de caracterização

necessários aos dois tipos de agregado, bem como os valores aceitáveis para cada análise.

Todos os ensaios realizados com os agregados para concreto devem ter as amostras do

material compostas segundo a norma NBR NM 26 – Agregados – Amostragem. Este documento

define os procedimentos de formação das amostras desde a extração, passando pela redução,

armazenamento e transporte.

3.2 – AGREGADO MIÚDO

A NBR NM 52 – Agregado miúdo – Determinação da massa específica e massa específica

aparente – define agregado miúdo o agregado que passa quase totalmente na peneira 4,75 mm e

fica retida quase totalmente na peneira de 75 µm.

Diversos são os ensaios realizados com os agregados miúdos a fim de caracterizá-lo e

permitir seu uso de forma racional. Dentre estes ensaios de caracterização destacam-se:

3.2.1 – MASSA ESPECÍFICA

Na caracterização do agregado miúdo devem ser considerados distintos tipos de massa

específica: massa específica real, massa específica aparente e massa específica relativa.

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29

a) Massa específica (real):

- É a massa do agregado seco por unidade de volume excluindo deste os vazios

permeáveis e os vazios entre os grãos. Sua determinação é realizada através do

picnômetro ou do frasco de Chapman (Figura 3.2) em uma metodologia similar à

realizada com o frasco de Le Chatelier.

Excetuando-se os agregados leves, a massa específica real dos agregados miúdos

fica em torno de 2,65 kg/dm³.

(a)

(b)

Figura 3.2 – Frasco de Chapman (a); Picnômetro (b).

b) Massa específica aparente:

- É a massa por unidade de volume incluindo neste os vazios permeáveis ou

impermeáveis contidos nos grãos.

c) Massa específica relativa:

- É a relação entre a massa da unidade de volume de um material, incluindo os

poros, a uma dada temperatura, e a massa de um volume igual de água destilada,

livre de ar, a uma temperatura estabelecida.

A norma NBR NM 52 apresenta as especificações de ensaio da massa específica dos

agregados miúdos, estabelecendo as equações e procedimentos a serem utilizados em cada etapa

da análise.

A massa específica aparente do agregado miúdo no estado seco é determinada segundo a

equação (3.1):

𝑑1 =𝑚

𝑉 − 𝑉𝑎 (3.1)

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30

Onde:

- d1 é a massa específica aparente do agregado seco (g/cm³);

- m é a massa da amostra seca (g);

- V é o volume do frasco de ensaio (cm³);

- Va é o volume de água adicionada ao frasco (cm³), de acordo com a equação (3.2);

𝑉𝑎 =𝑚2 − 𝑚1

𝜌𝑎 (3.2)

Onde:

- m1 é a massa do conjunto frasco + agregado (g);

- m2 é a massa total, frasco + agregado + água complementando o volume total (g);

- ρa é a massa específica da água (g/cm³).

A massa específica do agregado no estado saturado com superfície seca, por sua vez, é

determinada segundo a equação (3.3):

𝑑2 =𝑚𝑠

𝑉 − 𝑉𝑎 (3.3)

Onde:

- d2 é a massa específica do agregado saturado com superfície seca (g/cm³);

- ms é a massa da amostra na condição saturada com superfície seca (g).

A massa específica do agregado na condição seca é determinada pela equação (3.4):

𝑑3 =𝑚

𝑉 − 𝑉𝑎 − 𝑚𝑠 − 𝑚

𝜌𝑎

(3.4)

Onde:

- d3 é a massa específica do agregado (g/cm³);

- m é a massa da amostra seca em estufa a temperatura (105 ± 5) °C (g).

Os resultados dos ensaios realizados com a mesma amostra não devem diferir em mais de

0,02 g/cm³ para a massa específica. Os resultados devem ser apresentados com precisão de 0,01

g/cm³

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31

3.2.2 – TEOR DE UMIDADE E ABSORÇÃO

O conhecimento da umidade de determinada amostra de areia e sua capacidade de

absorção são fundamentais para a correta dosagem de concretos e argamassas. Na grande

maioria das vezes, os agregados miúdos são utilizados nas usinas dosadoras e nas obras na

condição úmida; desta forma faz-se necessária a determinação deste teor de umidade como

forma de corrigir distorções de peso e da quantidade de água no momento da dosagem.

Quanto às condições de umidade que podem existir em uma determinada amostra de

agregado, podem-se classificar quatro distintas, conforme apresentado na Figura 3.3.

Figura 3.3 – Esquema de diferentes graus de umidade de agregados:

Seco em estufa (a); Seco ao ar (b); Saturado com superfície seca (c) e Saturado (d).

(adaptado de PETRUCCI, 1978).

O teor de umidade é definido como a relação entre a massa de água contida no agregado e

sua massa seca. O teor que faz com que o agregado apresente-se no estado saturado com

superfície seca – SSS (Figura 3.3-c) é denominado de absorção; sendo este o ponto que

culminam as possibilidades de o agregado absorver água e manter a superfície seca. Absorção é

o processo pelo qual um liquido é conduzido e tende a ocupar os poros permeáveis de um corpo

sólido poroso. No efeito sobre o agregado miúdo, considera-se nesta definição o incremento de

massa de um corpo sólido poroso devido à penetração de água em seus poros permeáveis. Em

geral, esta absorção apresenta valores inferiores a 2 %. A capacidade de o agregado miúdo

absorver água é determinada através da norma NBR NM 30 – Agregado miúdo – Determinação

da absorção de água.

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32

A quantidade de água que vai além da necessária para levar o grão à condição SSS é

denominada umidade superficial (Figura 3.3-d).

A Figura 3.4 apresenta o aumento do volume de uma determinada amostra de agregado

miúdo em relação ao teor de umidade adicionado à areia com granulometrias fina, média e

grossa.

Figura 3.4 – Inchamento17

devido à umidade no agregado miúdo (MEHTA e MONTEIRO,

2008).

A determinação da unidade é realizada segundo distintos métodos, sendo os principais

citados a seguir:

a) Secagem por aquecimento ao fogo – Método da Frigideira:

Consiste em retirar do monte de areia a ser utilizado uma amostra do material, realizar a

pesagem de 500 g deste material e colocá-lo em uma frigideira, realizando a secagem do

mesmo. Após a completa secagem, a umidade do material é determinada através da

equação (3.5).

𝑈𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 % = 500 − 𝑃𝑆 𝑥 100

𝑃𝑆 (3.5)

Onde:

- PS é a massa agregado seco (g).

17

Ver item 3.2.3 - INCHAMENTO

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33

A Tabela 3.1 apresenta a conversão do valor da massa do agregado seco no teor de

umidade para uma amostra de 500 g.

Tabela 3.1 – Determinação da umidade da areia por meio do método da frigideira para uma

amostra de 500 gramas.

b) Secagem por aquecimento em estufa:

A metodologia de secagem por estufa é similar ao método da frigideira, consiste em

realizar a retirada da água presente nos grãos do agregado através de uma secagem em

estufa à temperatura de 105 ± 5 °C.

c) Frasco de Chapman:

A norma brasileira NBR 9775- Agregados – Determinação da umidade superficial em

agregados miúdos por meio do frasco de Chapman – especifica a metodologia de

determinação do teor de umidade dos agregados miúdos através do frasco de Chapman.

A operação consiste encher o frasco de Chapman (Figura 3.5) até a marca de 200 cm³,

colocando os 500 gramas de areia pesados previamente no interior do mesmo. Após, deve-

se proceder a leitura no frasco (areia + água). A equação (3.6) determina o teor de umidade

da areia:

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34

Figura 3.5 – Escala normatizada do

frasco de Chapman (NBR 9775).

𝑈𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 % = 500 − 𝐿 − 200 𝑥 𝛾

𝛾 𝑥 (𝐿 − 700)𝑥100 (3.6)

Onde:

L é a leitura final no frasco (areia + água);

γ é a massa específica real da areia.

d) Speed Test:

O speed test apresenta-se como um procedimento de determinação rápida da umidade. Esta

metodologia utiliza um recipiente vedado, no interior do qual se introduz certa quantidade

de material (areia) e carbureto de cálcio (CaC2) em pó. O carbureto reage com a água

presente nos grãos do agregado, produzindo um gás, que exerce pressão no interior do

recipiente. Um manômetro ligado ao aparelho indica a pressão no interior; esta pressão é

correlacionada com o teor de umidade.

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35

Figura 3.6 – Conjunto para a determinação rápida do teor de umidade de areias e solos – Speed

Test.

O valor do teor de umidade através do Speed test é determinado através da equação (3.7):

ℎ % =ℎ1

100 − ℎ1 𝑥 100 (3.7)

Onde:

h é o teor de umidade em relação à massa seca (%);

h1 é a umidade determinada pelo aparelho em relação à amostra úmida (%).

3.2.3 – INCHAMENTO

A água livre que se adere aos grãos de areia provoca afastamento entre estes. Este

afastamento resulta em um inchamento do conjunto.

A determinação do inchamento de determinada areia é de fundamental importância, visto

que tende a acarretar grandes variações na massa unitária da mesma; fato que pode tornar

errônea a dosagem dos concretos e argamassas.

O inchamento depende da granulometria e do teor de umidade do agregado miúdo, sendo

que as areias finas apresentam maior grau de inchamento devido à maior superfície específica.

As areias ainda possuem outros índices de caracterização: umidade crítica e coeficiente

médio de inchamento.

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36

A umidade crítica é definida como o teor de umidade acima do qual o inchamento

permanece praticamente constante. Este valor crítico é determinado conforme apresentado na

Figura 3.7.

O coeficiente médio de inchamento apresenta-se como a média dos coeficientes de

inchamento nos pontos de umidade crítica e máxima.

Figura 3.7 – Exemplo de gráfico de inchamento em relação ao teor de umidade e determinação

das umidades crítica e máxima de areia.

3.2.4 – GRANULOMETRIA

A composição granulométrica ou granulometria de um agregado miúdo é a proporção

relativa, expressa de forma percentual, dos diferentes tamanhos dos grãos que constituem uma

determinada amostra.

A norma brasileira NBR NM 248 – Agregados – Determinação da composição

granulométrica – estabelece a metodologia de estudo da granulometria dos agregados.

A NBR NM-ISSO 3310-1 e 3310-2 – Peneiras de ensaio – Requisitos, define um conjunto

de peneiras sucessivas denominadas série normal e intermediária, com aberturas de malhas

conforme a Tabela 3.2.

1

1,1

1,2

1,3

1,4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

inch

amen

to (

%)

umidade (%)

umidade crítica

umidade máxima

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37

Tabela 3.2 – Séries de peneiras, normal e intermediária (NBR NM 248).

Série Normal Série Intermediária

75 mm -

- 63 mm

- 50 mm

37,5 mm -

- 31,5 mm

- 25 mm

19 mm -

- 12,5 mm

9,5 mm -

- 6,3 mm

4,75 mm -

2,36 mm -

1,18 mm -

600 µm -

300 µm -

150 µm -

A análise granulométrica é realizada conforme as seguintes etapas:

- Coleta-se uma amostra de areia conforme as recomendações da NBR NM 26 –

Agregados – Amostragem e, em laboratório, dividi-se o material em duas amostras, conforme a

NBR NM 27 - Agregados – Redução da amostra de campo para ensaios de laboratório. No caso

dos agregados miúdos, com dimensão máxima característica (DMC)18

(ou dos grãos) igual a

4,75 mm a massa mínima é de 300 gramas;

- As duas amostras de ensaio deverão ser secas em estufa e após, determinadas as massas

m1 e m2;

- As peneiras normatizadas, previamente limpas, deverão ser colocadas em ordem

crescente de abertura da malha da base para o topo, conforme Figura 3.8;

18

A abertura da peneira que retém, de forma acumulada, um percentual igual ou imediatamente inferior a 5

% da amostra ensaiada.

Agregado

graúdo

Agregado

miúdo

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38

- Colocar o material de massa m1 a ser ensaiado no conjunto e proceder a agitação,

mecânica (Figura 3.8) ou manual;

Figura 3.8 – Peneiras redondas normalizadas e mesa vibratória para determinação da

composição granulométrica.

- Proceder a verificação da quantidade de massa retida em cada uma das peneiras;

- Repetir o peneiramento para a amostra de massa m2;

- Calcular os percentuais médios, retidos e acumulados, em cada peneira, com

aproximação de 1 %.

A granulometria pode ser expressa pelo material que passa (passante) ou pelo material

retido; podendo ser por peneira ou de forma acumulada. A Figura 3.9 apresenta um exemplo de

curva granulométrica expressa em função da porcentagem que passa nas peneiras de forma

acumulada. Estas curvas são representações gráficas das porcentagens retidas (ou passantes)

acumuladas em cada peneira em relação à dimensão da abertura da malha. Convenciona-se

representar a abertura das peneiras (abscissas) em escala logarítmica, enquanto que a

percentagem de material (ordenadas) é expressa em escala normal.

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39

Figura 3.9 – Exemplo de curva granulométrica de areia em relação ao percentual passante.

Outro conceito de fundamental importância na caracterização dos agregados miúdos é o

módulo de finura, obtido através da razão da soma das porcentagens retidas acumuladas nas

peneiras da série normal por 100.

A norma NBR 7211 especifica os limites de distribuição granulométrica do agregado

miúdo considerados, ótimo ou utilizável. A Tabela 3.3 apresenta estes valores. Uma areia é

considerada bem graduada quando estiver contida entre os limites estabelecidos nesta tabela,

expressos de forma gráfica na Figura 3.10. A Figura 3.11 apresenta as possibilidades de

composição granulométrica: bem graduada (ideal para o concreto), descontínua ou uniforme.

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40

Tabela 3.3 – Limites de distribuição granulométrica do agregado miúdo (adaptado NBR 7211).

Peneira

Porcentagem, em massa, retida acumulada

Limites inferiores Limites superiores

Zona ótima Zona utilizável Zona ótima Zona utilizável

9,5 mm 0 0 0 0

6,3 mm 0 0 0 7

4,75 mm 0 0 5 10

2,36 mm 0 10 20 25

1,18 mm 5 20 30 50

600 µm 15 35 55 70

300 µm 50 65 85 95

150 µm 85 90 95 100

Notas:

O módulo de finura da zona ótima varia de 2,20 a 2,90;

O módulo de finura da zona utilizável inferior varia de 1,55 a 2,20;

O módulo de finura da zona utilizável superior varia de 2,90 a 3,50.

Figura 3.10 – Representação gráfica dos limites de distribuição granulométrica do agregado

miúdo.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Per

centu

al r

etid

o a

cum

ula

do

(%

)

Peneiras

Zona utilizável

Zona ótima

Areia Fina

Areia Média

Areia Grossa

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41

Figura 3.11 – Tipos de composições granulométricas dos agregados (CABRAL, 2008).

3.2.5 – SUBSTÂNCIAS NOCIVAS

Existem determinados materiais encontrados nos agregados miúdos que prejudicam a

qualidade dos concretos e argamassas produzidos com estes. Dentre as impurezas que,

porventura, constituem amostras das areias, podem-se destacar os materiais pulverulentos, os

torrões de argila e materiais friáveis19

e as impurezas orgânicas.

Os materiais pulverulentos são classificados como o material fino que passa através da

peneira de abertura de malha de 75 µm por meio de lavagem. A norma NBR NM 46 –

Agregados – Determinação do material fino que passa através da peneira 75 µm, por lavagem –

especifica as condições de ensaio para a determinação da quantidade de material fino relativa à

massa do agregado.

Os materiais finos presentes nas areias são constituídos de partículas de argila (< 0,002

mm) e silte (0,002 a 0,06 mm). Normalmente as argilas apresentam-se na forma de torrões de

argila, cuja determinação é realizada por meio de ensaios de peneiramento, através das

especificações da NBR 7218 – Agregados – Determinação do teor de argila em torrões e

materiais friáveis.

A Tabela 3.4 apresenta os limites máximos admissíveis de impurezas nos agregados

miúdos.

Os finos formam uma película ao redor dos grãos de areia que, quando não se separam no

momento da mistura prejudicam a qualidade da argamassa. A necessidade de aumento da água

19

Materiais friáveis são aqueles que podem ser quebrados ou reduzidos a pó com facilidade.

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42

de amassamento – e conseqüente redução da resistência mecânica pelo aumento da relação a/c –

também é relacionada ao teor de material pulverulento.

Por outro lado, a argila contribui para o preenchimento dos vazios entre os grãos da areia,

permitindo que o cimento envolva melhor as partículas do agregado, proporcionando uma

ligação mais forte entre si.

A lavagem da areia pode eliminar a existência de argilas e siltes. Porém, esta deve ser

realizada de forma muito cuidadosa para que os grãos mais finos do agregado não sejam

arrastados; fato que acarreta aumento no índice de vazios do material.

Tabela 3.4 – Limites máximos aceitáveis de substâncias nocivas no agregado miúdo com

relação à massa do material (adaptado NBR 7211).

Determinação Método de ensaio Quantidade máxima relativa à

massa do agregado miúdo (%)

Torrões de argila

e materiais

friáveis

NBR 7218 3,0

Material

pulverulento NBR NM 46

Concreto submetido a

desgaste superficial 3,0

Concretos protegidos de

desgaste superficial 5,0

Impurezas

orgânicas¹

NBR NM 49

A solução obtida no ensaio deve

ser mais clara do que a solução-

padrão

NBR 7221

Diferença máxima

aceitável entre os

resultados de resistência à

compressão comparativos

10

¹Quando a coloração da solução obtida no ensaio for mais escura do que a solução-padrão, a utilização do

agregado miúdo deve ser estabelecida pelo ensaio previsto na NBR 7221

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43

As impurezas orgânicas são outros elementos que reduzem a qualidade dos agregados

miúdos. São normalmente formadas por partículas de húmus20

e exercem uma ação prejudicial

sobre as reações de endurecimento das argamassas e concretos.

A existência de impurezas orgânicas em teores prejudiciais é verificada através das

especificações da NBR NM 49 – Agregado miúdo – Determinação de impurezas orgânicas.

Trata-se de um ensaio com a utilização de soluções químicas misturadas à amostra do agregado e

cuja tonalidade (cor) é posteriormente comparada com uma tabela de cores padrão. Quanto mais

escura for a mistura, maior é a quantidade de impurezas da amostra. Este ensaio é realizado com

um conjunto de aparelhos denominado colorímetro (Figura 3.12).

Figura 3.12 – Conjunto colorímetro para determinação da existência de impurezas orgânicas

nos agregados.

Caso a mistura apresente uma cor de intensidade diferente do padrão, este agregado deve

ser ensaiado conforme especificações da NBR 7221 – Agregados – Ensaio de qualidade de

agregado miúdo.

3.3 – AGREGADO GRAÚDO

3.3.1 – MASSA ESPECÍFICA E ABSORÇÃO DE ÁGUA

As definições de massa específica real e massa específica aparente foram apresentadas na

seção 3.2.1 deste documento. As especificações para a determinação destas propriedades do

agregado graúdo são feitas pela norma NBR NM 53 – Agregado graúdo – Determinação de

massa específica, massa específica aparente e absorção de água.

20

Húmus é a matéria orgânica depositada no solo, resultante da decomposição de vegetais e animais.

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44

A absorção de água dos agregados graúdos é determinada por esta mesma norma, através

da equação (3.8)

𝐴 % =𝑚𝑠 − 𝑚

𝑚 𝑥 100 (3.8)

Onde:

A é a absorção de água (%);

ms é a massa ao ar da amostra na condição saturada superfície seca (g);

m é a massa ao ar da amostra seca (g).

3.3.2 – GRANULOMETRIA

A composição granulométrica do agregado graúdo, à exemplo do que ocorre no agregados

miúdo, é determinada conforme especificações da NBR NM 248 – Agregados – Determinação

da composição granulométrica. A NBR 7211 estabelece os limites da granulometria do agregado

graúdo para cada uma das zonas granulométricas21

, conforme a Tabela 3.5.

Tabela 3.5 – Limite da composição granulométrica do agregado graúdo (adaptado NBR 7211).

Peneiras com

abertura de malha

[mm]

Percentagem, em massa, retida acumulada

Zona granulométrica d

4,75 / 12,5 9,5 / 25 19 / 31,5 25 / 50 37,5 / 75

75 - - - - 0 – 5

63 - - - - 5 – 30

50 - - - 0 – 5 75 – 100

37,5 - - - 5 – 30 90 – 100

31,5 - - 0 – 5 75 – 100 95 – 100

25 - 0 – 5 5 – 25 87 – 100 -

19 - 2 – 15 65 - 95 95 – 100 -

12,5 0 - 5 40 - 65 92 - 100 - -

9,5 2 – 15 80 – 100 95 – 100 - -

6,3 40 – 65 92 – 100 - - -

4,75 80 – 100 95 – 100 - - -

2,36 95 - 100 - - - -

21

Zonas granulométricas correspondem à menor e à maior dimensão do agregado graúdo.

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45

A Tabela 3.6 e a Figura 3.13 apresentam um exemplo de determinação da composição

granulométrica de uma brita classificada comercialmente como Brita 01, extraída da região de

Capão do Leão – RS e amplamente utilizada nas obras portuárias da região de Rio Grande – RS.

A Tabela 3.6 apresenta os percentuais de material retidos nas peneiras das séries, normal e

intermediária, conforme especificações da NBR NM 248. A Figura 3.12 mostra a representação

gráfica da curva granulométrica, com a zona granulométrica na qual a amostra está inserida.

Tabela 3.6 – Exemplo de determinação da composição granulométrica.

Peneiras

(mm)

Média retida

(%)

Média retida

acumulada

(%)

Módulo de

Finura

Dimensão máxima

característica

(mm)

75* 0 0

6,89 19,0

63 0 0

50 0 0

37,5* 0 0

31,5 0 0

25 0 0

19* 4 4

12,5 59 63

9,5* 22 85

6,3 14 99

4,75* 1 100

2,36* 0 100

1,18* 0 100

0,6* 0 100

0,3* 0 100

0,15* 0 100

Resíduo 0 100

Totais 100 -

Soma para o cálculo do módulo de finura 689

* Conjunto de peneiras da série normal

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46

Figura 3.13 – Exemplo de composição granulométrica e zona de classificação.

Comercialmente, os agregados graúdos são nomeados como brita 0, 1, 2, e assim por

diante. Esta denominação permite uma maior facilidade de diferenciação entre os mesmos por

parte dos usuários. Como exemplo, as britas 0, 1 e 2 apresentam dimensão máxima característica

igual a 9,5; 19,0 e 25,0 mm, respectivamente.

(a)

(b)

(c)

Figura 3.14 – Classificação comercial de agregados graúdos: brita 0 (a); brita 1 (b) e brita 2 (c).

3.3.3 – FORMA DOS GRÃOS

O formato dos grãos que compõem determinado lote de agregado influencia de forma

bastante acentuada nas propriedades do concreto, sobretudo na trabalhabilidade22

.

Para o estudo das formas dos grãos de um agregado graúdo convenciona-se:

22

Termo classificado pela maioria dos pesquisadores como a facilidade com que o concreto flui sem perda de

homogeneidade por segregações.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

75 63 50 37,5 31,5 25 19 12,5 9,5 6,3 4,75 2,36

Per

centu

al r

etid

o a

cum

ula

do [

%]

Peneiras

Limites Especificados (NBR 7211)

Dados Amostrais

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47

- comprimento de um grão (c): maior dimensão possível de ser medida em qualquer

direção do grão;

- espessura de um grão (e): menor distância possível entre planos paralelos entre si em

qualquer direção do grão;

- índice de forma do agregado: média da relação entre o comprimento e a espessura dos

grãos do agregado, ponderada pela quantidade de grãos de cada fração granulométrica o compõe.

A determinação do índice de forma dos agregados é determinada segundo a norma

brasileira NBR 7809 – Agregado graúdo – Determinação do índice de forma pelo método do

paquímetro – Método de ensaio. Este documento especifica a realização de ensaio de

granulometria com as peneiras das séries, normal e intermediária. Cada fração obtida na análise

granulométrica deve ser quarteada segundo a NBR NM 27 – Agregados – Redução da amostra

de campo para ensaios em laboratório – até a obtenção de um número de grãos obtidos através da

equação (3.9):

𝑁𝑖 =200

𝐹𝑖𝑛𝑖=1

(3.9)

Onde:

200 é o número de grãos necessários para a realização do ensaio;

Ni é o número de grãos a serem medidos na fração i;

Fi é a porcentagem de massa retida individual da fração i.

O número de grãos determinado pela equação (3.9) deve ser medido com auxílio de um

paquímetro. O índice de forma de cada uma das frações ensaiadas é determinado pela média

ponderada – de acordo com o resultado da equação (3.9) – das relações entre o comprimento e a

espessura (c/e) de todos os grãos medidos.

Por experiência, pode se dizer que a forma do grão que melhor se adapta à produção do

concreto é a forma cúbica, quando se trata de britas e, esférica, quando se refere a seixos. O

formato lamelar23

tende a provocar problemas, tais como, segregações devidas às armaduras,

bolhas por aprisionamento de ar e menor resistência sob cargas em algumas direções.

3.3.4 – SUBSTÂNCIAS NOCIVAS

23

Sólido de espacial no qual uma das dimensões apresenta maior ordem de grandeza em relação às demais.

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48

Os agregados não devem conter substâncias nocivas ou impurezas que prejudiquem as

reações químicas dos aglomerantes e a qualidade dos concretos. Os torrões de argila presentes

nos agregados geralmente são encontrados em agregados naturais de mineração. São prejudiciais

à qualidade do material visto que apresentam resistência mecânica reduzida, absorvem água

demasiadamente e originam vazios com sua desagregação.

Os limites máximos aceitáveis são expostos na Tabela 3.7 para cada condição de utilização.

Um dos prejuízos causados pelos materiais pulverulentos é a perda de aderência do

agregado, causada pelo recobrimento feito por estes aos grãos. Como estes materiais

pulverulentos apresentam grande área específica, exigem uma maior quantidade de água de

amassamento; fato que acarreta elevação da relação água/cimento e conseqüente redução da

resistência mecânica do concreto

Tabela 3.7 – Limites máximos aceitáveis de substâncias nocivas no agregado graúdo com

relação à massa do material (adaptado NBR 7211).

Determinação Método de ensaio Quantidade máxima relativa à

massa do agregado graúdo [%]

Torrões de

argila e

materiais

friáveis

NBR 7218

Concreto aparente 1,0

Concreto sujeito a

desgaste superficial 2,0

Outros concretos

Material

pulverulento1

NBR NM 46 1,0

1Para agregados produzidos a partir de rochas com absorção de água inferior a 1 %, determinados conforme a

ABNT NBR NM 53, o limite de material fino pode ser alterado de 1 para 2 %

3.3.5 – RESISTÊNCIA AO DESGASTE POR ABRASÃO

A determinação do índice de desgaste por abrasão dos agregados possui grande

importância na qualificação de determinado lote deste material. Este ensaio é especificado

segundo a norma NBR NM 51 – Agregado graúdo – Ensaio de abrasão “Los Angeles”,

apresentando os requisitos de equipamentos para a análise que prevê o comportamento do

agregado quando submetido à abrasão; como por exemplo, a proporcionada pelo tráfego de

veículos pesados em pisos ou pavimentos de concreto.

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49

Figura 3.14 – Máquina para ensaio de agregados por abrasão “Los Angeles”.

O ensaio consiste basicamente em adicionar uma amostra de agregado juntamente com um

material abrasivo24

em um tambor que propicie o tombamento dos materiais à medida que este

gira e uma velocidade entre 30 e 33 rpm. Após, deve-se retirar o material do tambor e peneirá-lo

na peneira com abertura de malha de 1,70 mm. A parcela de material retida na peneira deve ser

seca em estufa e ter sua massa verificada. O percentual de perda por abrasão é dada pela equação

(3.10):

𝑃 =𝑚 − 𝑚1

𝑚 𝑥 100 (3.10)

Onde:

m é a massa da amostra seca antes do início do ensaio (g);

m1 é a massa do material retido na peneira com abertura de malha de 1,70 mm (g);

P é a perda por abrasão (%).

A norma brasileira NBR 7211 especifica em 50 %, em massa, o índice de desgaste por

abrasão “Los Angeles” máximo para os agregados graúdos a serem utilizado no concreto.

CAPÍTULO 4 – ÁGUA DE AMASSAMENTO

A água de amassamento utilizada na produção do concreto não deve conter substâncias

nocivas que possam prejudicar sua qualidade. A norma NBR 15900 – Água para amassamento

do concreto – estabelece os requisitos necessários para a água utilizada nas dosagens.

24

A NBR NM 51 especifica este material abrasivo como esferas de fundição, de ferro ou de aço, com

aproximadamente 48 mm de diâmetro e massa entre 390 e 445 g.

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50

Figura 4.1 – A água própria para o consumo humano pode ser utilizada sem problemas na

dosagem do concreto; embora a recíproca não seja verdadeira.

Na prática, o efeito mais nocivo da água de amassamento ao concreto é a sua adição em

excesso durante a mistura. Este fato acarreta uma redução da resistência mecânica do concreto,

aumenta o índice de vazios do material e, consequentemente, reduz a durabilidade do elemento

concretado.

CAPÍTULO 5 – ADIÇÕES

Com o intuito de aprimorar as propriedades do concreto para determinada aplicação,

diversos tipos de adições são acrescentadas ao mesmo. Em geral, todos os materiais adicionados

ao concreto que não o cimento, os agregados, a água e os aditivos são denominados adições.

Estas adições têm por objetivo melhorar o desempenho em alguma situação específica, como por

exemplo: aumentar a resistência mecânica, modificar a coloração da massa, impedir a

propagação de fissuras, reduzir os vazios e a permeabilidade, entre outros.

Dentre as adições que tem seu uso mais difundido comercialmente, podem ser citados: a

sílica-ativa (microssílica), o metacaulim, as fibras (aço, polipropileno, nylon, etc.), pigmentos

corantes e o isopor ou outros materiais com o intuito de preenchimento.

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51

(a) (b)

Figura 5.1 – Fibras metálicas (a) e fibras de polipropileno para adição no concreto (b)

(MAGALHÃES, 2009).

Sílica-ativa: “A sílica ativa, ou microssílica, é um resíduo oriundo das indústrias de ferro-

ligas e silício metálico. Pelas suas propriedades químicas (teor de SiO2 > 85%) e físicas

(superfície específica média de 20 m²/kg) este material é considerado uma excelente pozolana

que, quando usado no concreto, além de atuar quimicamente também atua de forma física,

através do efeito microfíler. Desta forma, a sílica ativa é proposta como um material alternativo

para melhorar as características de concretos e argamassas de revestimento superficial. O

emprego deste material melhora as condições de porosidade, melhora a aderência pasta/agregado

e a reação com os produtos de hidratação do cimento resulta em compostos mais resistentes,

diminuindo a lixiviação e aumentando a resistência à abrasão.” (DAL MOLIN)

Metacaulim: Ao contrário do que ocorre com a sílica-ativa, o metacaulim não é um

subproduto de algum tipo de atividade de siderurgia. É um material primário, produzido a partir

da calcinação de argilas especiais, resultando em um material com alta atividade pozolânica.

As fibras adicionadas ao concreto apresentam-se das mais diversas formas: as fibras

metálicas são normalmente utilizadas na execução de pavimento industriais de concreto,

apresentam um módulo de elasticidade elevado, dificultando a propagação de fissuras no

compósito. Exercem uma atividade de redistribuição dos esforços no concreto, mesmo quando

utilizadas em baixos teores.

As fibras de polipropileno são compostas por filamentos extremamente finos, produzidos

através de extrusão. A utilização deste tipo de fibra justifica-se à medida que minimiza a

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52

fissuração do concreto quando o mesmo está no estado plástico e nas primeiras etapas do

endurecimento. É importante considerar que, à medida que o módulo de elasticidade do concreto

se eleva, tornando-se maior do que o módulo das fibras, estas tendem a apresentar uma atuação

bastante limitada.

Figura 5.2 – Concreto com adição de fibras (MAGALHÃES, 2009).

O concreto colorido é obtido através da adição de pigmentos durante a dosagem. Este

concreto é mais utilizado para fins arquitetônicos, embora algumas grandes obras possam utilizá-

lo com colorações diferentes para cada peça a ser executada (pilares, vigas, lajes, etc.), com o

objetivo de evitar aplicações errôneas do material oriundo da central dosadora.

A aplicação deste concreto requer maior cuidado no acabamento das formas e no

adensamento, de modo a obter estruturas de melhor qualidade visual. A Tabela 5.1 apresenta

uma série de pigmentos inorgânicos utilizados na elaboração de concretos coloridos.

Tabela 5.1 – Pigmentos inorgânicos a base de óxido (ISAIA, 2005).

Cor desejada do concreto Especificação do pigmento Composição química

Vermelho Óxido de ferro vermelho α – Fe2O3

Amarelo Óxido de ferro amarelo α – FeOOH

Preto Óxido de ferro preto Fe2O4

Marrom Óxido de ferro marrom Mistura de pigmentos amarelo +

vermelho + preto

Verde Óxido de cromo Cr2O3

Azul Óxido de cobalto Co(Al,Cr)2O4

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53

Figura 5.3 – Exemplo de aplicações de concreto colorido (ACPO – Artefatos de Concreto

Pedro Osório).

CAPÍTULO 6 – ADITIVOS

A introdução de aditivos ao concreto vem sendo realizada cada vez de forma mais ampla.

Este acréscimo no consumo e utilização de aditivos é motivado pela capacidade que estes

possuem de proporcionar ao concreto consideráveis melhorias nas suas propriedades e, por

vezes, sob o aspecto econômico.

A seção deste documento busca estabelecer uma visão geral dos diversos tipos de aditivos

utilizados na dosagem do concreto; sem a estabelecer as formações e interações químicas

característicos de cada componente. Para tal, sugere-se a utilização da bibliografia apresentada

ao final deste trabalho.

A norma NBR 11768 – Aditivos para concreto de cimento Portland – Especificação –

classifica os aditivos para concretos e argamassas e estabelece os requisitos mínimos necessários

para o desempenho destes componentes. Segundo este documento, os aditivos são classificados

em cinco grandes grupos:

- A – aceleradores;

- R – retardadores;

- P – Plastificantes;

- SP – superplastificantes;

- IAR – incorporadores de ar.

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54

Os compostos aditivos que apresentam efeito combinado de dois ou mais destes grupos

recebem designações por combinação destas cinco siglas (Ex.: PR – Plastificante retardador).

Os aditivos têm seu desempenho verificado conforme as especificações da norma NBR

12317 – Verificação do uso de aditivos para concreto – Especificações.

Os limites de variação de composição para o controle da uniformidade dos aditivos são

estabelecidos pela norma brasileira NBR 10908 – Aditivos para argamassa e concreto – Ensaios

de caracterização.

Os aditivos do tipo P aumentam o índice de consistência do concreto (melhoram a

trabalhabilidade), mantendo a quantidade de água utilizada para o amassamento. Os do tipo R

aumentam os tempos de início e fim de pega, permitindo que o concreto mantenha-se em

condições de trabalho por um maior período. São muito utilizados em obras que encontram longe

do local da produção do concreto, ou em situações de concretagens demoradas. Os aditivos do

tipo A, por sua vez, apresentam capacidade de acelerar os tempos de início e fim de pega, bem

como aceleram o ganho de resistência do concreto nas primeiras idades. É muito utilizado na

indústria de elementos pré-moldados, onde a velocidade de desforma representa competitividade

operacional.

Os aditivos SP possuem a mesma finalidade dos aditivos plastificantes, porém, com um

efeito mais intenso. Permite ao concreto uma maior fluidez sem perda da coesão entre os

componentes. São muito utilizados em situações de grande concentração de armaduras, na

execução de estacas e na produção de concretos do tipo alto adensável (Figura 6.1), sendo capaz

de envolver as armaduras e outros obstáculos mantendo a homogeneidade da mistura.

Figura 6.1 – Concreto com elevada plasticidade, facilitando o preenchimento das formas

(Revista Téchne).

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Os aditivos incorporadores de ar (IAR) incorporam ao maciço do concreto pequenas

bolhas de ar que são homogeneamente distribuídas. Esta introdução de ar garante ao concreto

uma maior trabalhabilidade, facilitando a utilização do mesmo. O aditivo IAR é amplamente

utilizado na produção de concretos leves25

, em situações que não existam a necessidade ou a

possibilidade de utilização do concreto comum.

Outra utilização dos aditivos IAR é em locais em de baixa temperatura ambiente, visto que,

a introdução de ar em forma de pequenas bolhas impede que a água ao congelar (e se dilatar)

rompa as estruturas do concreto.

Figura 6.2 – Conjunto habitacional construído com uso de concreto leve com introdução de

aditivo incorporador de ar (Terra Nova – Pelotas/RS).

O crescimento acelerado na utilização dos aditivos ocorrida nas últimas décadas fez com

que os trabalhos de pesquisas sobre o tema ganhassem um grande incremento. No princípio,

25

São concreto cuja massa específica é inferior a 2.000 kg/m³.

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muitos aditivos possuíam cloretos em sua formulação; fato que depois de várias experiências

mostrou-se extremamente nocivo às estruturas de concreto, sobretudo as armadas ou protendidas.

Atualmente existem diversos produtos disponíveis no mercado que utilizam bases químicas que

não apresentam efeitos nocivos às armaduras.

A introdução dos aditivos à dosagem do concreto permite uma produção com menores

custos. A adição de aditivos plastificantes, por exemplo, melhora propriedades do concreto,

permitindo a redução de água para amassamento e, por conseqüência o consumo de cimento.

Centrais dosadoras de concreto utilizam aditivos plastificantes redutores de água em

praticamente todos os seus traços básicos. Na atualidade, não se pode falar em tecnologia do

concreto sem que o uso dos aditivos seja mencionado.

Os aditivos podem ser encontrados na forma líquida ou em pó. Na maioria dos casos, são

adicionados ao concreto imediatamente ao final da dosagem dos demais MCC’s. Em certos

casos, no entanto, os aditivos são dosados na obra, próximo ao momento do lançamento. Esta

prática é utilizada devido ao fato de alguns aditivos possuírem grandes efeitos ao concreto

(sobretudo a trabalhabilidade), porém por períodos curtos de tempo. Esta característica é muito

comum aos aditivos superplastificantes, cujo período de atuação é, em média, de 40 a 50

minutos.

Outros tipos de aditivos podem ser introduzidos ao concreto objetivando melhorar alguma

característica específica, fora as propriedades classificadas pela NBR 11768. Como exemplo os

aditivos impermeabilizantes são muito utilizados visando proporcionar uma estrutura cristalina

mais compacta, reduzindo a permeabilidade do concreto e ampliando sua vida útil. Estes

compostos, normalmente são dotados de algum efeito dentre os citados anteriormente. Tanques

de contenção, lajes de cobertura e reservatórios de água são exemplos de aplicação deste tipo de

aditivo.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Todas as normas técnicas referidas no texto fizeram parte das referências bibliográficas do

presente trabalho.

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Estaleiro Rio Grande, no superporto, em Rio Gande-RS. Universidade Federal do Rio

Grande, FURG. Dissertação de Mestrado. Rio Grande, 2009.

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