Aula durabilidade das estruturas de concreto e concretos especiais

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Aula ministrada para o 4 ano da turma de Engenharia Civil - EAD/UNIUBE

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Aula durabilidade das estruturas de concreto e concretos especiais

  1. 1. DURABILIDADE DASESTRUTURAS DE CONCRETOE CONCRETOS ESPECIAISENG. ANDRÉA CHOCIAY
  2. 2. OBJETIVOS Durabilidade das estruturas deconcreto armado: especificação doconcreto do projeto a edificação emecanismos de degradação. Concretos especiais: principais tipos eaplicações
  3. 3. Durabilidade das estruturas deconcreto Foi considerado por muito tempo, um material degrande durabilidade. Inventado em 1901; Após a década de 70 houveram muitas alterações nocimento, que aliado a erros de projeto e execução efalta de manutenção, resultaram em estruturasdeterioradas. A partir da década de 80, é refeita toda a parte denormas de concreto, introduzindo-se inclusive oconceito de vida útil das estruturas de concreto Normas: NBR 6118/2003 – Projeto de Estruturas deconcretoNBR 14931/2004 – Execução de estruturas de concreto
  4. 4. Durabilidade de estruturas deconcreto armado A durabilidade esta ligada a qualidade dosprojetos e execução das estruturas. Não basta saber somente como as peças deconcreto estarão dispostas, mas tambemqual a especificação de concreto para cadasituação.◦ É diferente a situação em que o concreto seráusado próximo ao mar, de um concreto paraviadutos. A NBR 6118/2003 fornece tabelas quedefinem as classes de agressividade a que aestrutura estará submetida e tambem arelação entre a Classe de agressividade e a
  5. 5. Durabilidade de estruturas de concretoarmado – Utilização da Norma
  6. 6. Durabilidade de estruturas de concretoarmado – Utilização da NormaQuanto menora relação,maior aresistência doconcreto!
  7. 7. Durabilidade de estruturas de concretoarmado – Instruções Alcançados os objetivos propostos emnorma, é necessário que seja feita umacompanhamento minuncioso da execuçãodas peças, desde verificar o posicionamentodas formas até o adensamento do concretodurante a concretagem, para que se garantaa qualidade/durabilidade do mesmo. Este concreto final deve ser denso, bemcurado, resistente, de baixa permeabilidade esem fissuras excessivas. Ou seja, sob a açãodas intempéries mantenha bom desempenhoe aparência, sem exigir muita manutenção.
  8. 8. Durabilidade de estruturas de concretoarmado O tempo que o concreto deve manter suascaracterísticas e propriedades é conhecido comovida útil. Ele atinge o fim desta vida útil quandosuas propriedades se deterioram de modo a setornar inseguro seu uso e antieconômico. É necessário sempre levar em consideração aagressividade do ambiente em que estaestrutura estará inserida. O concreto é poroso e permite percolação deágua, e para que isso não afete o mesmo, nem aarmadura, é necessário atender a resistênciaexigida, a relação agua/cimento e o cobrimentoda armadura.
  9. 9. Mecanismos de Transporte deFluidos na matriz do concreto Para entender sua deterioração, énecessário entender como os poros efissuras no concreto permitem estainteração com o ambiente. São os porosque permitirão o transporte desubstâncias agressivas, como sais eácidos, dentro do concreto. Os principais mecanismos de transportesão: Permeabilidade, Difusão, AbsorçãoCapilar e Migração.
  10. 10. Mecanismos de Transporte de Fluidos namatriz do concreto – PermeabilidadeAfetada pelo tamanho dosporos, distribuição econectividade.Se torna mais permeávelquando se aumenta oconsumo de cimento e sehidrata mais a pasta. Tornaa estrutura compacta!Taxa de fluxo de um fluido paradentro de um sólido poroso
  11. 11. Mecanismos de Transporte de Fluidosna matriz do concreto – DifusãoTransferência de íons naumidade encontrada nosporosVai das regiões maisumidas para as maissecas.A difusão é interrompidaem partes secas.
  12. 12. Mecanismos de Transporte de Fluidosna matriz do concreto – AbsorçãoCapilarTransporte de liquidos nosporos devido a tensãosuperficialQuanto mais denso, maisdificil se penetrar nosporosMaior a tensão, maiora ascenção capilar
  13. 13. Mecanismos de Transporte de Fluidosna matriz do concreto – AbsorçãoCapilarTransporte de ions devido a açãodo campo elétrico gerado porcélulas de corrosão.Fluxo de íons para asregiões anódicas ondeocorre a corrosão.A temperatura facilita ofenômeno
  14. 14. Mecanismos de deterioração doconcreto Divididos em:◦ Deterioração de origem física: Desgaste superficial Cristalização de sais nos poros Congelamento Ação do fogo◦ Deterioração de origem quimica Ação de sais Eflorescências Ataque de sulfato Reação Álcali-Agregado◦ Ação da corrosão na armadura
  15. 15. Deterioração de origem física Desgaste superficial – AbrasãoAtrito seco devido o tráfego depessoas, veiculo e o vento.Perda gradual daargamassasuperficialDeve-se aumentar aresistência da superficie,através de pasta de cimento,agregados,aditivos/impermeabilizantes eendurecedoresQuanto maior a dureza emenor a porosidade dapassta, maior resistência aabrasão
  16. 16. Deterioração de origem física Desgaste superficial - ErosãoFluido em movimento,transportando particulas, colidindoou escorregando na superficie doconcretoQuanto mais poroso, equanto mais, maiores, maisrapidas e duras forem asparticulas, maior a erosãoUtilizar agregados duros, bom concreto,menos poroso e com uma cura adequada.
  17. 17. Deterioração de origem física Desgaste superficial - CavitaçãoGeralmente em locais de agua corrente.Formação de bolhas, com reduzidapressão de vapor que estouram emcontato com pressao mais elevada ecausam erosões. Ocorre em lugares de aguacorrente, como vertedourose condutos.Fornece uma superficieirregular e corroidaÉ mais barato o reparo,e evitar altasvelocidades nasuperficie bem como seutilizar de concretos de
  18. 18. Deterioração de origem física Cristalização de sais nos porosOs sais induzem tensões internase fissurasLiquido evapora e deixa ossais, posteriormente éumidecido novamente eocupa um volume maior,deteriorandoprogressivamente oconcretoOs concretos sujeitos acristalização são aquelesporosos e em contatocom soluções salinas
  19. 19. Deterioração de origem física CongelamentoNas baixas temperaturas,a agua presente noconcreto congela eposteriormentedescongela.O concreto apresentafissuras edestacamentos nasuperficie.Ocorre na agua presentenos grandes poros, edevido ao alto grau dehidrataçãoA presença de ar nosporos diminui os danosja que fornececaminhos menores paraa agua. Os sais dedegelo ajudam a
  20. 20. Deterioração de origem física Ação do fogoProvoca danos ao material,como fissuras, lascamento naestrutura e exposição daarmadura.Alta temperatura(350 graus) retiratoda a hidrataçãoConcretos de alta resistencia,possuem baixa permeabilidadee consequente dificuldade naevaporaçãoO jato dagua usado para apagar ofogo, provoca um choque térmico, e arehidratação se dá com inchamento efissuramento
  21. 21. Deterioração de origemquímica Ataque ácidoAtacados por ácidosulfurico, nitrico,cloridrico, acético, etc.Depende daconcentração do ácidoe o tempo deexposiçãoO carater basico docomposto de cimento, emconjunto com o ácidoacelera a deterioraçãoOs poros são destruidos,compostos são lixiviados ealigação entre componentes ficaprejudicada.
  22. 22. Deterioração de origemquímica Ataque de sulfatosSulfatos encontrados emaguas e solos poluidos.Reação entre o ion sulfato eos compostos hidratados docimentoComponentes do cimento vão sendodecompostos e a superficie começa aapresentar fissuração devido aexpansão do materialEscolher cimentoscomo o alumioso ouo pozolânico.
  23. 23. Deterioração de origemquímica LixiviaçãoAção de aguas puras,carbônicas e ácidas quedissolvem e carreiam oscompostos hidratados dapastaA liviação aconteçeentre os poros pordifusão ou dissoluçãoEstruturas em contato com aguaspuras ou ácidas como barragense redes de abastecimento deagua.Produz superficies sem a pastasuperficial, com eflorescências(manchas brancas), retenção defuligem com muitos fungosMateriais próprios ecura adequadadiminuem apermeabilidade
  24. 24. Deterioração de origemquímica CarbonataçãoEtapa molhada é dada peloácido carbônico e a etapa secaé o transporte da agua saturadacom hidróxido de cálcio.Com uma novaalcalinidade, é destruida aproteção da armadura ecom umidade e oxigênio,dá-se inicio à corrosão.Com mais presença de agua,ocorre lixiviação, aumento daporosidade e permeabilidade edecréscimo na resistência acompressão
  25. 25. Deterioração de origemquímica Reação Álcali-AgregadoReação quimica envolvendoions alcalinos do cimento econstituintes mineralógicosdos agregados como sílica ecarbonatos.Expansão e fissuração doconcreto.
  26. 26. Deterioração das armadurasReação entre metal eambiente. Devido também a máqualidade do recobrimento oucontato com íons cloreto.Diminui a seção da armadura,forma produto expansivofissurando o concreto, pode levarao lascamento da superficie eperda de aderencia concreto-metalO cimento hidratado protégé oaço da corrosão, mas se esteentrar em contato com o CO2 naatmosfera, inicia-se a corrosão, eisto pode ser evitado com ummaior recobrimento.Os ions cloreto são altamente agressivos e estaopresentes na agua de amassamento, as vezes noagregado e em regiões próximas ao mar ouNão há corrosão se oconcreto estiver secoou totalmentesaturado
  27. 27. Durabilidade das estruturas deconcretos especiais O concreto hoje deve atender critériosespecíficos de cada obra, sendo assim houve-sea necessidade de pesquisar e criar os concretosespeciais Concreto = cimento + areia + brita + H2O O concreto especial é a otimização destamistura, para melhorar característicasespecíficas. Se torna um concreto especial pela aplicação deaditivos, dosagem modificada ou são realmentecriados para atender um apelo estético.
  28. 28. Concreto colorido Agrega maior valor estético com a adição de algunspigmentos. Dispensa a aplicação de revestimentos, reduzindo custos,tempo e manutenção da obra. São utilizados pigmentos, preferencialmente inorgânicos porserem mais duráveis. Deve-se tomar cuidado na fabricação das peças, para quenão existam tons diferentes. Ou seja, utilizar a mesma marcade cimento e adensar bem para que não seja feita nenhumacorreção. O maior problema apresentado a este concreto é osurgimento de elforescências, fenômeno que compromete aestética da peça. Aplicações: rejuntes, pavers, telhas de concreto, etc
  29. 29. Aplicação concreto colorido Hotel Unique - SP
  30. 30. Concreto Branco Assim como o colorido, o cimento branco vem tirar a monotonia dacor concreto padrão. Utilizado por motivos estéticos. Seus cuidados adicionais geramcustos, mas a qualidade da peça final é muito boa, reduzindo oretrabalho. Neste concreto, deve-se ser feita uma seleção minunciosa damatéria prima, pois é mais dificil atingir o branco desejável. Sendoassim o agregado deve ser claro. Existe o cimento branco estrutural (25 a 40MPa) utilizado emestruturas aparentes de concreto e o não estrutural utilizado pararejuntes e argamassas É um dos concretos mais caros já que deve ser feita uma seleçãodo material, mas como dispensa acabamento e possui poucamanutenção o custo pode equivaler ao comum.
  31. 31. Aplicação do concreto branco Museu Iberê Camargo
  32. 32. Concreto com utilização deresíduos Como a construção civil é uma grande geradora deentulhos, viu-se a necessidade de que ela própriautiliza-se esses residuos para que diminuisse suadeposição em aterros. O entulho processado em usinas de reciclagem podeser usado como agregado não estrutural, substituindo abrita e a areia em concretos e argamassas. Este reuso, permite a utilização de todo entulho sem terde separá-lo. Se usado como agregado graudo no concreto, torna-semais barato do que se usado como miudo naargamassa.
  33. 33. Concreto com utilização deresíduos Mesmo com todos os beneficios e normas dereutilização, sua utilização esbarra emalgumas dificuldades como a Triagem quesolicita o entulho como agregado somente oreferente a concreto, e hoje não há umaseparação deste nas caçambas, avariabilidade dos agregados e a insuficiêncianos métodos de controle de qualidade ja quea separação é feita por catação manual einspeçao visual . O material vem mostrando bom desempenhoquando utilizado em obras urbanas, comobase de pavimento e em artefatos deconcreto.
  34. 34. Concreto com fibras Como forma de melhorar a resistência a traçãodo concreto, sem empregar o aço é a adição defibras na mistura. As fibras reduzem a velocidade de propagaçãode fissuras e melhora a capacidade resistente daestrutura.◦ Fibras naturais: Atingem grandes resistências maspor serem naturais se deterioram rapido(bambu,sisal, etc)◦ Fibras poliméricas: Grande flexibilidade e tenacidade,controla o fissuramento em pisos industriais, possuialta resistência aos álcalis (poliéster, nylon,etc)◦ Fibras minerais: São utilizadas para aumentar aresistência a tração (carbono,vidro,amianto)◦ Fibras metálicas: Aumenta a aderência da pasta decimento, absorve muita energia na ruptura e controlafissuras (aço)
  35. 35. Concreto com fibras - Aplicações Destaca-se no uso como reforço debase de fundações superficiais, reforçode pavimentos industriais e concretoprojetado para revestimento de tuneis etaludes.◦ Pavimentos: elimina as telas metálicas,economiza espaço na obra por não ter asbarras de ferro, facilita a execução de juntas.◦ Concreto projetado para túneis: velocidadede execução e possibilidade de aplicá-loimediatamente à escavação
  36. 36. Concreto Projetado Concreto transportado por tubulações e projetado emaltas velocidades. Apresenta grande versatilidade e é aplicado quandonão se pode usar fôrma e quando se tem pouco tempopara execução como em contenção de taludes,reforços estruturais,túneis, etc. Possui alta resistência, melhor aderência ao substrato,baixa permeabilidade, elima custo de formas, etc. Pode apresentar alguns defeitos como laminação(camadas pouco duraveis), oclusão de material(formação de poros com baixa resistência e altapermeabilidade) e alterações na superficie.
  37. 37. Concreto compactado a rolo Concreto de consistência seca,aplicado por espalhamento manual oumecânico, compactado com rolovibratório liso. Construção rápida e econômica,utilizada em pavimentação ebarragens. Possui baixo consumo de cimento,redução de fôrmas, custo baixo com
  38. 38. Concreto massa Grande volume de concreto com dimensõeslargas. Utilizado em vigas, pilar, estacas, comportaou barragem. Tem a temperatura muito elevada nahidratação, o que pode ocasionar fissuras. Para este concreto, afim de evitar aumentode temperatura, deve-se usar cimentopozolânico (CP IV) e escória de alto forno(CP III).
  39. 39. Concreto estrutural leve É conseguido através do uso de agregados leves(pedra pome, escória, argilas, ardósia,etc). Tem-se uma redução significativa na massa específica,já que existe mais ar do que agregados, redução nosesforços, economia nas fôrmas e cimbramentos eredução nas dimensões dos elementos estruturais. Utilizado nos pré-fabricados, plataformas marítimas,pontes e edificações de muitos andares. Os agregados possuem uma melhor ligação entre asuperficie e a matriz da pasta, possibilitando seu usocomo material estrutural.
  40. 40. Concreto pesado Uso de agregados pesados (barita, magnetita ehematita). Usado para blindagem em usinas nucleares, unidadesmédicas e instalações de pesquisa atômica, pois blindaraio X e gama. Possui baixo custo de manutenção. É necessario que ambos agregados sejam pesadospara não segregar o concreto. É um concreto mais áspero, e para corrigir isso é usadamaior concentração de areia fina e cimento.
  41. 41. Concreto auto adensável Devido ao seu peso próprio, ele possui maior facilidadede ser aplicado na fôrma e não necessita seradensado, garantindo preeenchimento de todos osespaços. Obtido com introdução de aditivos quimicossuperplastificantes, facilitando o bombeamento e ahomogeneidade. Utilizado em locais com grande densidade de armadurae o vibrador nao entra, fundações por hélice continua,lajes de pequena espessura e elementos préfabricados Elevada fluidez devido ao aditivo Acelera o cronograma e possui facil logistica
  42. 42. Concreto de autodesempenho Apresenta maior resistência mecânica, é mais durável aataques de agentes agressivos, e apresenta maiortrabalhabilidade. Possui menores despesas com manutençaoe reparos. Alto consumo de cimento, utiliza aditivos quimicos redutoresde agua e adições de minerais. Utilizado em pilares de edificações com redução de seçao,estética, agilidade na construção em altura, maiorreaproveitamento de fôrmas, redução de armação econcreto. Reduz tempo de execução, aumenta a área util comdiminuição das peças estruturais, aumento da vida util,resistente a abrasao, permeabilidade próxima de zero,grande aderência a superficies de concreto, elimina reflexãono concreto projetado.
  43. 43. Conclusão Para cada tipo de obra, é possivel terum concreto que atenda àsespecificidades desta.

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