1COMPORTAMENTO EDESEMPENHO TÉRMICO DOCONCRETOEngº Rubens Curti
2DOSAGEM DE CONCRETODEFINIÇÃODosagem é proporcionamento adequado e maiseconômico dos materiais:agregadoscimento água areia...
3 Os projetos estruturais impõe dois critérios para adefinição da dosagem de concreto: resistência edurabilidade do concr...
4CONCRETO ENDURECIDO Quando o cimento entra em contato com a água ocorreuma reação exotérmica e a velocidade com que ocor...
5GRADIENTE TÉRMICOA elevação da temperatura aumenta com o consumo decimento e com as dimensões da peça e pode originarfiss...
6COMPONENTES DO CIMENTOOs principais componentes dos cimentos e suas contribuições parao aumento das temperaturas no concr...
7TIPOS DE CIMENTOOs tipos de cimentos mais recomendados para elementos estruturaiscom grandes volumes de concreto são: Ci...
8NBR 12006 - Cimento - Determinação do calor de hidratação pelométodo da garrafa de LangavantCALOR DE HIDRATAÇÃO
9TIPOS DE CIMENTOPara os cimentos Portland de uso correnteobservou-se que cerca da metade do calor total sedesprende entre...
10LIBERAÇÃO DE CALOR
11EFEITO TÉRMICO DO CONCRETODevido ao calor de hidratação do cimento utilizado noconcreto, principalmente quando utilizado...
12EFEITO TÉRMICO DO CONCRETOO fenômeno térmico no concreto é explicado pelo aumento detemperatura e, conseqüente, variação...
13Temperatura média anualTemperatura do concreto frescoElevação da temperaturaTemperatura máximaResfriamentoA hidratação s...
14Se o concreto possuísse a capacidade de deformar-selivremente, as variações de volume pouco interfeririam,mas o concreto...
15EFEITO TÉRMICO DO CONCRETOEm estruturas convencionais de edificações o fenômenotambém deve ser levado em consideração em...
16Exemplo da evolução da temperatura do concretoem um bloco de fundação (300m³)Dosagem de concreto utilizada• Cimento CP I...
17Evolução das Temperaturas0102030405060700 20 40 60 80 100 120 140 160Tempo decorrido (horas)Temperatura(ºC)Superficie do...
18FISSURAS DE ORIGEM TÉRMICASAs fissuras térmicas ocorrem quando a capacidade de alongamento doconcreto superar o alongame...
19FATORES QUE INFLUENCIAM AFISSURAÇÃO POR RETRAÇÃO TÉRMICAOs fatores que influenciam na fissuração por retração térmica sã...
20 A prevenção pode ser feita pelo resfriamento doscomponentes do concreto, inclusive substituindo parte daágua por gelo ...
21O pré resfriamento do concreto utiliza, geralmente, parte ou atotalidade dos seguintes recursos:Resfriamento da água de...
22PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETOCom a utilização do gelo, conhecidamente uma forma física de“frio concentrado”, se consegue ...
23PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETOVantagens do pré resfriamento:O concreto torna-se mais plástico, permitindo a reduçãono teo...
24PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETOAdição de gelo emescamasControle datemperatura
25O controle de temperatura do concreto, após o seulançamento, pode ser feito eficazmente pela circulação deum líquido de ...
26POS-RESFRIAMENTO DO CONCRETO O sistema acelera a remoção de calor (e a consequentevariação volumétrica) durante as prim...
27POS-RESFRIAMENTO DO CONCRETO
28CÁLCULO DA TEMPERATURA DOCONCRETOA temperatura do concreto recém misturado pode se facilmentecalculada a partir das temp...
29A expressão “concreto massa” era aplicada somente aestruturas de concreto com grandes dimensões, comobarragens de gravid...
30A evolução do concreto massa aplicado à obras de grande portenecessita de meios especiais para combater a geração de cal...
31 Foi a primeira das grandes barragens do mundo, construídaentre 1931 e 1935, utilizou cimento Portland (233 kg/m³)ASTM ...
32Foi adotado um sistema deconstrução através de blocosindependentes, que forammonolitizados posteriormente. Pela1ª vez fo...
33Inicio da Construção deHoover damRio Colorado
34Construção dos blocos
35Concretagem dos blocos
36Vista dos blocos, com as tubulações de pós refrigeraçãoposicionadas, prontos para receber o concretoTubos de refrigeração
37HOOVER DAM - JusanteHOOVER DAM - Montante
38
39
40CONCLUSÃOIndependente do tipo ou tamanho da obra, se ovolume de concreto, em elementos estruturais,for muito expressivo,...
41O B R I G A D O !
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

Comportamento termico

1.033 visualizações

Publicada em

comportamento termico

0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
1.033
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
3
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
23
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Comportamento termico

  1. 1. 1COMPORTAMENTO EDESEMPENHO TÉRMICO DOCONCRETOEngº Rubens Curti
  2. 2. 2DOSAGEM DE CONCRETODEFINIÇÃODosagem é proporcionamento adequado e maiseconômico dos materiais:agregadoscimento água areia britaaglomerantepastaargamassaconcretoaditivo(opcional)
  3. 3. 3 Os projetos estruturais impõe dois critérios para adefinição da dosagem de concreto: resistência edurabilidade do concreto. Os critérios de resistência e durabilidade sãoespecificados em função da relação água/cimento(pasta), do tipo de cimento e da trabalhabilidade doconcreto.DOSAGEM DE CONCRETO
  4. 4. 4CONCRETO ENDURECIDO Quando o cimento entra em contato com a água ocorreuma reação exotérmica e a velocidade com que ocorre odesprendimento do calor indica a sua velocidade dehidratação. O que parece óbvio é na verdade uma reação químicacomplexa, que gera os principais compostos químicosda pasta endurecida, pois estes serão os responsáveispelo início de pega, liberação de calor, endurecimentoda pasta de cimento e a aglomeração dos agregados(graúdo e miúdo), dando origem ao concretoendurecido.
  5. 5. 5GRADIENTE TÉRMICOA elevação da temperatura aumenta com o consumo decimento e com as dimensões da peça e pode originarfissuras extensas e profundas quando ocorrer um choquetérmico originado por um o gradiente térmico, superior a~25ºC (diferença da temperatura no interior da massa doconcreto e a temperatura na superfície externa doconcreto).
  6. 6. 6COMPONENTES DO CIMENTOOs principais componentes dos cimentos e suas contribuições parao aumento das temperaturas no concreto são: C3S = Silicato Tricálcico, libera 502 J/g ou 120 Cal/g C2S = Silicato Bicálcico, libera 260 J/g ou 62 Cal/g C3A = Aluminato Tricálcico, libera 867 J/g ou 207 Cal/g C4AF = Ferroaluminato Tetracálcico, libera 419 J/g ou 100 Cal/gO C3S e o C3A são os principais responsáveis por uma maiorliberação de calor gerado pela formação da pasta.
  7. 7. 7TIPOS DE CIMENTOOs tipos de cimentos mais recomendados para elementos estruturaiscom grandes volumes de concreto são: Cimento de Baixo Calor de Hidratação (< 270 J/g aos 7 dias) Cimento de Muito Baixo Calor de Hidratação (< 220 J/g aos 7 dias) Normalmente os cimentos com adições de pozolanas (CP IV) oude escórias de alto forno (CP III), são cimentos que apresentam baixocalor de hidratação; Cimentos mais grossos, pobres em C3A e C3S, têm uma hidrataçãomais lenta e consequentemente uma liberação de calor mais demorada.
  8. 8. 8NBR 12006 - Cimento - Determinação do calor de hidratação pelométodo da garrafa de LangavantCALOR DE HIDRATAÇÃO
  9. 9. 9TIPOS DE CIMENTOPara os cimentos Portland de uso correnteobservou-se que cerca da metade do calor total sedesprende entre 1 e 3 dias, cerca de ¾ aos 7 diase 83% a 91% do total, ocorre em 6 meses.
  10. 10. 10LIBERAÇÃO DE CALOR
  11. 11. 11EFEITO TÉRMICO DO CONCRETODevido ao calor de hidratação do cimento utilizado noconcreto, principalmente quando utilizado em grandesquantidades, é muito comum o surgimento de fissuras porretração nas peças.O fenômeno da fissuração térmica já é muito conhecido eestudado, inclusive pode e deve ser levado emconsideração no momento do cálculo estrutural, dadefinição da técnica construtiva e da dosagem do concretoem obras com grande consumo de cimento.
  12. 12. 12EFEITO TÉRMICO DO CONCRETOO fenômeno térmico no concreto é explicado pelo aumento detemperatura e, conseqüente, variação volumétrica, gerados pelahidratação do cimento.O concreto em seu estado ainda plástico absorve as variações devolume ou comprimento sem o desenvolvimento de tensões.Com o fluxo de calor do interior da massa de concreto para o exterior,nos períodos subseqüentes à construção, o concreto contrai-se atéequilibrar as temperaturas com o meio ambiente, mas nessa faseganha, rapidamente, tanto resistência como rigidez, gerando tensõesde tração que se ultrapassarem sua resistência à tração, levam àfissuração.
  13. 13. 13Temperatura média anualTemperatura do concreto frescoElevação da temperaturaTemperatura máximaResfriamentoA hidratação segue três processos básicos: a nucleação e crescimento doscristais, a interação entre as vizinhanças das fases e a difusão; podendoprovocar um aumento de temperatura, dependendo do tipo de cimentoempregado, de até 50ºC a 60ºC em condições adiabáticas.DIFERENCIAL DE TEMPERATURAS
  14. 14. 14Se o concreto possuísse a capacidade de deformar-selivremente, as variações de volume pouco interfeririam,mas o concreto sofre restrições ao movimento, seja pelafundação, pela geometria da estrutura ou pela armadura.A combinação dos dois, variações volumétricas e restrição,gera tensões que se maiores que aquelas as quais omaterial pode suportar, resulta em fissuras.EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
  15. 15. 15EFEITO TÉRMICO DO CONCRETOEm estruturas convencionais de edificações o fenômenotambém deve ser levado em consideração em peças comvolumes expressivos como sapatas e blocos de grandesdimensões, radiers, paredes, pilares de grande porte.Entretanto, ultimamente, o controle destas manifestaçõespatológicas está sendo relegada a segundo plano, inclusivena formação de novos engenheiros, sendo o assunto poucoabordado na maioria dos cursos de graduação.
  16. 16. 16Exemplo da evolução da temperatura do concretoem um bloco de fundação (300m³)Dosagem de concreto utilizada• Cimento CP III-40 RS 340 kg/m³• Sílica ativa 20 kg/m³• Areia de quartzo 435 kg/m³• Areia artificial 335 kg/m³• Brita 0 312 kg/m³• Brita 1 735 kg/m³• Água + gelo 68 + 100 kg/m³• Aditivo polifuncional 0,6% sobre a massa de aglomerante• Aditivo Superplastificante 0,8% sobre a massa de aglomerante•Temperatura do concreto no lançamento 18ºC
  17. 17. 17Evolução das Temperaturas0102030405060700 20 40 60 80 100 120 140 160Tempo decorrido (horas)Temperatura(ºC)Superficie do bloco Centro do bloco Gradiente térmicoΔt = 25
  18. 18. 18FISSURAS DE ORIGEM TÉRMICASAs fissuras térmicas ocorrem quando a capacidade de alongamento doconcreto superar o alongamento máximo de tração.A tendência de fissuração pode ser minimizada quando: A diferença entre o pico de temperatura do concreto e a média anualfor pequena; Os valores do coeficiente de expansão térmica do concreto, do módulode elasticidade e o grau de restrição, forem baixos; A resistência à tração do concreto for elevada.De maneira geral as fissuras de origem térmica originam-se a partir decamadas junto à fundação, ou a partir de camadas lançadas sobreconcretos antigos.
  19. 19. 19FATORES QUE INFLUENCIAM AFISSURAÇÃO POR RETRAÇÃO TÉRMICAOs fatores que influenciam na fissuração por retração térmica são: Temperatura de lançamento e cura do concreto; Quantidade e tipo de cimento; Geometria da estrutura; Propriedades do concreto endurecido; Tipo de cura; Altura das camadas de lançamento e seus intervalos de execução; Dimensionamento de juntas de contração.
  20. 20. 20 A prevenção pode ser feita pelo resfriamento doscomponentes do concreto, inclusive substituindo parte daágua por gelo (pré resfriamento do concreto); Circulação de água gelada no interior da massa de concretoatravés de serpentinas (pós resfriamento do concreto); Cimentos de baixo ou moderado calor de hidratação; Baixos consumos de cimento; A concretagem de grandes volumes em etapas auxilia adissipar o calor reduzindo a expansão; Baixar a temperatura do concreto fresco com o resfriamentoprévio dos agregados e do cimento.PREVENÇÃO DAS FISSURAS DEORIGEM TÉRMICA
  21. 21. 21O pré resfriamento do concreto utiliza, geralmente, parte ou atotalidade dos seguintes recursos:Resfriamento da água de mistura;Substituição da água de mistura por gelo;Resfriamento dos agregados graúdos;Resfriamento do concreto através de nitrogênio líquido,neste caso o custo pode ser é um fator impeditivo.PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETO
  22. 22. 22PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETOCom a utilização do gelo, conhecidamente uma forma física de“frio concentrado”, se consegue duas vantagens: Aproveitamento integral do calor de difusão de 80 kcal/kg; Aproveitamento, ainda da diferença de 5ºC entre atemperatura suposta da água gelada e a água dedescongelamento do gelo 0ºC.Nos concretos com teores de água de 200 kg/m³, tem-se 150kg/m³ de água a ser substituída por gelo, podendo abaixar atemperatura do concreto em até 5ºC.
  23. 23. 23PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETOVantagens do pré resfriamento:O concreto torna-se mais plástico, permitindo a reduçãono teor de água mantendo a mesma trabalhabilidade econsequentemente diminuindo o consumo de cimento;Maior uniformidade da estrutura e minimização dosproblemas de clima quente;Aumento do tempo de inicio e fim de pega, face dehidratação mais lenta, evitando a ocorrência de juntasfrias;Reduções do cronograma devido a possibilidade decamadas de maiores alturas e menor quantidade dejuntas.
  24. 24. 24PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETOAdição de gelo emescamasControle datemperatura
  25. 25. 25O controle de temperatura do concreto, após o seulançamento, pode ser feito eficazmente pela circulação deum líquido de baixa temperatura (geralmente água), pormeio de serpentinas constituídas por tubos de paredesfinas que são deixadas embutidas no concreto.O calor removido durante os primeiros dias, após olançamento, vai reduzir o pico inicial de temperatura,diferindo e modificando o histórico do desenvolvimento datemperatura.POS-RESFRIAMENTO DO CONCRETO
  26. 26. 26POS-RESFRIAMENTO DO CONCRETO O sistema acelera a remoção de calor (e a consequentevariação volumétrica) durante as primeiras idades quando omódulo de deformação é relativamente baixo. A duração do período inicial de refrigeração, normalmenteé de duas a seis semanas. A velocidade de refrigeração(em graus/hora ou graus/dia) é menor nos períodossubsequentes que no período inicial, visto que no inicio hámaior quantidade de geração de calor. A tubulação a ser usada para as serpentinas deve ser deparede fina e de material que permita troca rápido de calor.
  27. 27. 27POS-RESFRIAMENTO DO CONCRETO
  28. 28. 28CÁLCULO DA TEMPERATURA DOCONCRETOA temperatura do concreto recém misturado pode se facilmentecalculada a partir das temperaturas dos materiais, com a expressão:acmaaccmmMMMMTMTMTT++++=)(22,0)(22,0Tm= Temperatura dos agregados;Tc= Temperatura do cimento;Ta= Temperatura da água;Mm= Massa dos agregados;Mc= Massa do cimento;Ma= Massa da água;0,22 = É a relação, aproximada, do calorespecífico dos ingredientes seco e o calorespecífico da água.
  29. 29. 29A expressão “concreto massa” era aplicada somente aestruturas de concreto com grandes dimensões, comobarragens de gravidades, mas hoje em dia, os aspectostecnológicos do concreto massa são importantes paraqualquer elemento de concreto cujas as dimensões sejamtais que o comportamento térmico possa levar a fissuraçãotérmica, a menos que sejam tomadas precauçõesadequadas.CONCRETO MASSA
  30. 30. 30A evolução do concreto massa aplicado à obras de grande portenecessita de meios especiais para combater a geração de calor e àsvariações volumétricas. Houve uma grande preocupação quanto àdosagem do concreto, visando minimizar a quantidade de aglomerante afim de coibir o efeito térmico, juntamente com outras medidas.Data AproveitamentoConsumo decimento (kg/m³)1900-1930 Barragens médias 3501936 Norris Dam (EUA) 2251940 Hiwasee Dam (EUA) 1681954 Pine Flat Dam (EUA 1301970 Ilha Solteira (Brasil) 1001978 Água vermelha (Brasil) 90*EVOLUÇÃO DOS CONSUMOS DE CIMENTO NO TEMPO(*) CCR – concreto compactado a rolo
  31. 31. 31 Foi a primeira das grandes barragens do mundo, construídaentre 1931 e 1935, utilizou cimento Portland (233 kg/m³)ASTM Tipo IV, de baixo calor de hidratação; A barragem tem um comprimento de 379 m, altura de 221m, largura da base 200 m e largura do topo 15 m; Foram utilizado 3,3 milhões de m³ de concreto.BARRAGEM DE HOOVER
  32. 32. 32Foi adotado um sistema deconstrução através de blocosindependentes, que forammonolitizados posteriormente. Pela1ª vez foi utilizada a técnica de pósresfriamento pela circulação deágua gelada através de tubosembutidos na massa do concreto;Se a construção fosse feitamonoliticamente, demoraria 100anos para o concreto atingir atemperatura ambiente.BARRAGEM DE HOOVER
  33. 33. 33Inicio da Construção deHoover damRio Colorado
  34. 34. 34Construção dos blocos
  35. 35. 35Concretagem dos blocos
  36. 36. 36Vista dos blocos, com as tubulações de pós refrigeraçãoposicionadas, prontos para receber o concretoTubos de refrigeração
  37. 37. 37HOOVER DAM - JusanteHOOVER DAM - Montante
  38. 38. 38
  39. 39. 39
  40. 40. 40CONCLUSÃOIndependente do tipo ou tamanho da obra, se ovolume de concreto, em elementos estruturais,for muito expressivo, é muito importante autilização de das medidas preventivas parabaixa o gradiente térmico do concreto, evitandoassim possíveis patologias.
  41. 41. 41O B R I G A D O !

×