segunda-feira, 23 de março de 2015

CONCRETO

INTRODUÇÃO

O concreto é um material de construção resultante da mistura, em quantidades racionais, de aglomerante (cimento), agregados (pedra e areia) e água. Logo após a mistura o concreto deve possuir plasticidade suficiente para as operações de manuseio, transporte e lançamento em formas, adquirindo coesão e resistência com o passar do tempo, devido às reações que se processam entre aglomerante e água. Em alguns casos são adicionados aditivos que modificam suas características físicas e químicas. O concreto é largamente utilizado na construção civil, sendo soberano no Brasil. Sua versão armada ganhou força com a Arquitetura Moderna, sendo largamente utilizado em sua forma natural (aparente). No Brasil, arquitetos de renome utilizam e utilizaram o concreto nas mais diversas formas de suas obras, entre eles estão: Oscar Niemeyer, Paulo Mendes da Rocha e Villanova Artigas.

Neste trabalho teve como objetivo mostrar vários tópicos sobre o concreto, especificando-o, para melhor entendermos o como ele funciona, tudo o que nele contém, suas qualidades e aplicações para definir melhor do que se trata o trabalho. O trabalho ira conter quase tudo sobre o concreto, irá mostrar desde quando surgiu até suas características, já que é o material mais importante para montagem de nossas cidades.

ESTRUTURA

1.    Surgimento do concreto
2.    Uso do concreto
3.    Composição básica
4.    Fatores que influem na qualidade do concreto
5.    Materiais que compõe o concreto
5.1. Aglomerantes
5.2. Agregado moído (miúdo)
5.3. Agregado graúdo
5.4. Aditivos
5.5. Adições
6.    Classificação dos concretos
7.    Aplicações do concreto
8.    Aditivos para concreto comumente utilizados
9.    Os elementos estruturais
10. Tipos de concreto

1.    SURGIMENTO DO CONCRETO
Durante a passagem dos séculos, muito as pessoas se surpreenderam com a capacidade e versatilidade do concreto; grandiosas obras foram construídas, mas nem sempre foi assim. A história do concreto deve ser remetida à do cimento, seu principal componente e que produz a reação química de formação da pasta aderente, a qual torna o concreto tão eficiente. O cimento tem em sua antiga história, passagem pelas pirâmides do Egito, que utilizaram em sua concepção uma espécie de gesso calcinado, entra pela Roma e Grécia antigas, que aplicaram em seus monumentos uma massa obtida pela hidratação de cinzas vulcânicas e ganha desenvolvimento nas mãos do inglês John Smeaton, em suas pesquisas para encontrar um aglomerante para construir o farol de Eddystone em 1756. Com James Parker, que descobriu em 1791 e patenteou em 1796 um cimento com o nome de Cimento Romano, composto por sedimentos de rochas da ilha de Sheppel e ganha detaque com as pesquisas e publicações feitas pelo engenheiro francês Louis José Vicat em 1818.

2.    USO DO CONCRETO
O concreto é o material mais utilizado para realização de construções no Brasil (90%) e no mundo. Ainda assim, ele não chega a ser nem tão resistente, nem tão tenaz quanto o aço, embora alguns fatores principais possibilitem tal popularidade. Dentre estes fatores, podem ser citados: a versatilidade (facilidade na produção e no manejo, uma vez que o concreto é uma substância plástica - que pode ser moldada.), a durabilidade, a economia (é um dos materiais mais baratos e comumente disponível em todo o mundo) e a alta resistência à água, o que faz dele o material ideal para resistir à ação da água (os romanos já conheciam o mecanismo de manufatura do concreto, e o utilizava em seus aquedutos). O concreto é definido como sendo um material composto que consiste em um meio contínuo aglomerante, no qual estão mergulhadas partículas de agregados. O aglomerante comumente utilizado, especialmente no Brasil, é o cimento Portland. As partículas de agregados são divididas em dois grupos: o dos agregados graúdos (britas, com partículas maiores que 4.8mm) e o dos agregados miúdos (basicamente, a areia). O concreto também é conhecido por uma mistura de argamassa com o agregado graúdo. Atualmente, são adicionados ao concreto aditivos, que modificam algumas características do concreto, para facilitar a aplicação e melhorar a trabalhabilidade do mesmo. A proporção entre os componentes da mistura chama-se traço e deverá ser visto ao fim deste resumo.

3.    COMPOSIÇÃO BÁSICA
Concreto é basicamente o resultado da mistura de cimento, água, areia e brita. Na mistura do concreto, o Cimento Portland, juntamente com a água forma uma pasta mais ou menos fluida, dependendo do percentual de água adicionado. Essa pasta envolve as partículas de agregados com diversas dimensões para produzir um material, que, nas primeiras horas, apresenta-se em um estado capaz de ser moldado em fôrmas das mais variadas formas geométricas. Com o tempo, a mistura endurece pela reação irreversível da água com o cimento, adquirindo resistência mecânica capaz de torna-lo um material de excelente desempenho estrutural, sob os mais diversos ambientes de exposição.
No preparo do concreto, um ponto de atenção é o cuidado que se deve ter com a qualidade e a quantidade da água utilizada, pois ela é a responsável por ativar a reação química que transforma o cimento em uma pasta aglomerante. Se sua quantidade for muito pequena, a reação não ocorrerá por completo e se for superior a ideal, a resistência diminuirá em função dos poros que ocorrerão quando este excesso evaporar. Além disso, concreto deve ter uma boa distribuição granulométrica a fim de preencher todos os vazios, pois a porosidade, por sua vez, tem influência na permeabilidade e na resistência das estruturas de concreto.
CIMENTO + ÁGUA = PASTA DE CIMENTO
PASTA DE CIMENTO + AREIA = ARGAMASSA
ARGAMASSA + TELA = ARGAMASSA ARMADA
PASTA DE CIMENTO + AREIA + BRITA = CONCRETO
CONCRETO + ADIÇÕES = CONCRETOS ESPECIAIS
CONCRETO OU CONCRETO ESPECIAIS + AÇO = CONCRETO ARMADO

4.    FATORES QUE INFLUEM NA QUALIDADE DO CONCRETO
Para obterem-se as características essenciais do concreto, como a facilidade de manuseio quando fresco, boa resistência mecânica, durabilidade e 4 impermeabilidade quando endurecido, é preciso conhecer os fatores que influem na sua qualidade.
• Qualidade dos materiais
Materiais de boa qualidade produzem concreto de boa qualidade;
• Proporcionamento adequado
Deve-se considerar a relação entre as quantidades: de cimento e de agregados, de agregados graúdo e miúdo, água e o cimento.
• Manipulação adequada
Após a mistura, o concreto deve ser transportado, lançado nas formas e adensado corretamente.
• Cura cuidadosa
A hidratação do cimento continua por um tempo bastante longo e é preciso que as condições ambientes favoreçam as reações que se processam. Desse modo, deve-se evitar a evaporação prematura da agia necessária à hidratação do cimento. É o que se denomina cura do concreto.

5.    MATERIAIS QUE COMPÕEM O CONCRETO
O concreto é um material de construção resultante da mistura, em quantidades racionais, de aglomerante (cimento), agregados (pedra e areia) e água. Logo após a mistura o concreto deve possuir plasticidade suficiente para as operações de manuseio, transporte e lançamento em formas, adquirindo coesão e resistência com o passar do tempo, devido às reações que se processam entre aglomerante e água. Em alguns casos são adicionados aditivos que modificam suas características físicas e químicas.
5.1 Aglomerantes
O cimento é um material cerâmico que, em contato com a água, produz reação exotérmica de cristalização de produtos hidratados, ganhando assim resistência mecânica. É o principal material de construção usado na construção como aglomerante.
5.2 Agregado Moído
A areia usada como agregado miúdo para emprego em argamassas e concretos pode ser classificada como natural (rios, minas, várzeas) e artificial (resíduo fino de pedreiras – pó de pedra).
A areia é extraída em unidades de mineração chamadas de areais ou portos de areia, podendo ser extraída do leito de rios, depósitos lacustres, veios de areia subterrâneos (minas) ou de dunas.
5.3 Agregado Graúdo
A pedra para uso como agregado graúdo em construção civil pode ser classificada como natural (pedregulho ou seixo rolado, cascalho) e artificial (pedra britada, argila expandida, escória, etc.).
A pedra britada é obtida em uma unidade industrial / mineradora chamada pedreira, onde ocorre a desintegração, por explosão controlada, da rocha que dá origem à brita. Após a detonação da rocha matriz, grandes matacões são transportados para serem triturados em equipamento chamado britador. Por fim, a brita é passada em peneiras onde é classificada de acordo com sua granulométrica (brita 1, 2, 3, etc.).
5.4 Aditivos
Os aditivos são produtos que, adicionados em pequena quantidade aos concretos de cimento Portland, modificam algumas propriedades, no sentido de melhorar esses concretos para determinadas condições. Os principais tipos de aditivos são: plastificantes (P), retardadores de pega (R), aceleradores de pega (A), plastificantes retardadores (PR), plastificantes aceleradores (PA), incorporadores de ar (IAR), superplastificantes (SP), superplastificantes retardadores (SPR) e superplastificantes aceleradores (SPA).
5.5 Adições
As adições constituem materiais que, em dosagens adequadas, podem ser incorporados aos concretos ou inseridos nos cimentos ainda na fábrica, o que resulta na diversidade de cimentos comerciais.
Com a alteração da composição dos cimentos pela incorporação de adições, é comum eles passarem a ser denominados aglomerantes. Os exemplos mais comuns de adições são: escória de alto forno, cinza volante, sílica ativa de ferrosilício e metacaulinita.

6.    CLASSIFICAÇÃO DOS CONCRETOS
• Conforme o modo de fabricação:
Fabricação no local;
Pré-misturado
• Campo de aplicação:
Concreto massa – utilizado em barragens.
Concreto estrutural – utilizado em edifícios e pontes.
• Peso específico:
Concreto pesado γ c = 2,8 a 5,0 tf/m³
Concreto normal γ c = 2,0 a 2,8 tf/m³
Concreto leve γ c = 1,2 a 2,0 tf/m³
Concreto leve para isolamento térmico γ c = 0,7 a 1,6 tf/m³

CLASSES DE RESISTÊNCIA
Classificação do concreto pelo fck
C20 significa: fck=20 Mpa
Concretos usuais variam de C20 a C50
· C20 – pequenas estruturas ou resistência, em que as estruturas sejam revestidas.
· C25 a C30 – construção predial em geral, em que se requer baixas deformações e permeabilidade (se reflete em durabilidade); em concreto aparente, etc.
· C30 a C40 – concreto protendido e edifícios com sistemas estruturais não convencionais.
· C40 a C50 – casos especiais em que se deseja esbeltez dos elementos estruturais, como: edifícios altos e cascas. É utilizado especialmente em pilares de edifícios altos.

7.    APLICAÇÕES DO CONCRETO
É o material estrutural mais utilizado no mundo. Seu consumo anual é da ordem de uma tonelada por habitante. Entre os materiais utilizados pelo homem, o concreto perde apenas para a água. Outros materiais como madeira, alvenaria e aço também são de uso comum e há situações em que são imbatíveis. Porém, suas aplicações são bem mais restritas. Algumas aplicações do concreto são relacionadas a seguir.
Edifícios: mesmo que a estrutura principal não seja de concreto, alguns elementos, pelo menos, o serão;
Galpões e pisos industriais ou para fins diversos;
Obras hidráulicas e de saneamento: barragens, tubos, canais, reservatórios, estações de tratamento etc.;
Rodovias: pavimentação de concreto, pontes, viadutos, passarelas, túneis, galerias, obras de contenção etc.;
Estruturas diversas: elementos de cobertura, chaminés, torres, postes, mourões, dormentes, muros de arrimo, piscinas, silos, cais, fundações de máquinas etc.

8.    ADITIVOS PARA CONCRETO COMUMENTE UTILIZADOS
Podem-se considerar como aditivos a incorporação de menos de 5% do peso de cimento, denominando-se adições àqueles produtos acrescentados ao concreto em quantidades maiores que 5%.

(P) Plastificante
 - Reduz em 6% a quantidade de água a ser adicionada;
- Mantém a resistência e eleva a trabalhabilidade (ou vice-versa);

(R) Retardadores
- Aumentam o tempo para aplicação;
- Evitam a perda de consistência;
- Reduzem o calor de hidratação (a perda de água é menos intensa, evita rachaduras e segregação);

(A) Aceleradores
- Permite a utilização do concreto a baixas temperaturas;
- Diminuem o tempo de desforma do concreto (pré-moldados);

(IAR) Incorporadores de ar
- Aumentam a durabilidade;
- Reduzem o teor de água e a permeabilidade do concreto;
- Utilizados em concretos pobres.

(SP) Superplastificantes
- Reduzem em 12% a quantidade de água;
- Concretos auto-adensáveis.

9.    OS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Os elementos estruturais podem ser, simplificadamente, separados entre:
·         Blocos
·         Folhas, placas (vertical) ou lajes (horizontal)
·         Barras de elementos delgados
·         Barras

Estes elementos são vinculados entre si.
O vínculo mais elementar que existe entre duas peças é a articulação que não absorve rotações, porém introduz esforços nas direções dos eixos das peças por elas ligadas. Quando é imposta restrição de movimento em uma direção, cria-se um apoio simples. Já para restrições em duas direções há um apoio duplo e, finalmente, quando todos os movimentos ficam restritos, temos um engastamento.
Nas estruturas de concreto armado, todos os vínculos estão engastados em maior ou menor grau, transmitindo os esforços de flexão em função da rigidez relativa das peças envolvidas.
Os elementos estruturais básicos são:
Laje maciça - Elemento bidirecional (placa), geralmente horizontal, constitui pisos de compartimentos. Suporta diretamente as cargas verticais do piso e é solicitada predominantemente à flexão.
Pilar - Elemento unidirecional (barra), geralmente vertical, que garante o vão vertical dos compartimentos (pé direito), fornecendo apoio às vigas. É solicitado à compressão, às vezes combinado com flexão.
Viga - Elemento unidirecional (barra), geralmente horizontal, que vence vãos entre os pilares e fornece apoio às lajes, às alvenarias e, eventualmente a outras vigas. É solicitada predominantemente à flexão.

10.    TIPOS DE CONCRETO
·              Concreto convencional - Utilizado na maioria das obras civis, deve ser lançado nas fôrmas por método convencional (carrinhos de mão, gericas, gruas, etc). O concreto convencional é de consistência seca e a sua resistência varia de 5,0 em 5,0MPa, a partir de 10,0 até 40,0MPa. É aplicado em obras civis, industriais e em peças pré-moldadas. As vantagens são: aumento da durabilidade e qualidade final da obra, redução dos custos da obra e redução no tempo de execução.
·     Concreto Bombeável - Utilizado na maioria das obras civis. A sua dosagem é apropriada para utilização em bombas de concreto, evitando segregação e perdas de material. Sua resistência varia de 5,0 em 5,0MPa, a partir de 10,0 até 40,0MPa. É aplicado em obras civis em geral, obras industriais e peças pré-moldadas. As vantagens são: aumento da durabilidade e qualidade final da obra; redução dos custos da obra e redução no tempo de execução.
·     Concreto Rolado - É utilizado em pavimentações urbanas, como sub-base de pavimentos e barragens de grande porte. Seu acabamento não é tão bom quanto aos concretos utilizados em pisos Industriais ou na Pavimentação de pistas de aeroportos e rodovias, por isso ele é mais utilizado como sub-base.
·              Concreto de Alta Resistência inicial - O concreto de alta resistência inicial, como o nome já diz é aquele que tem a característica de atingir grande resistência, com pouca idade, podendo dar mais velocidade à obra ou ser utilizado para atender situações emergenciais. Sua aplicação pode ser necessária em indústrias de pré-moldados, em estruturas convencionais ou protendidas, na fabricação de tubos e artefatos de concreto, entre outras. O aumento na velocidade das obras que este concreto pode gerar traz consigo a redução dos custos com funcionários, com alugueis de formas, equipamentos e diversos outros ganhos de produtividade. A alta resistência inicial é fruto de uma dosagem racional do concreto, feita com base nas características específicas de cada obra. Portanto, a obra deve fornecer o maior número de informações possíveis para a elaboração do traço, que pode exigir aditivos especiais, tipos específicos de cimento e adições.
·         Concreto de Pavimento Rígido - O principal requisito exigido para esse concreto é a resistência à tração na flexão e ao desgaste superficial. Trata-se de um concreto de fácil lançamento e execução. É aplicado em estradas e vias urbanas. As vantagens são: maior durabilidade; redução dos custos de manutenção e maior luminosidade.
·       Concreto Leve – A densidade desse concreto varia de 400 a 1800kg/m³. Os tipos mais comuns são o concreto celular espumoso, concreto com isopor e concreto com argila expandida. É aplicado em: enchimento e regularização de lajes, pisos e elementos de vedação. As vantagens são: redução de peso próprio e isolante termo-acústico.
·         Concreto Pesado – A característica principal desse tipo de concreto é a sua alta densidade que varia entre 2800 e 4500 kg/m³, obtida com a utilização de agregados especiais, normalmente a hematita. É aplicado como contra peso em gasodutos, hospitais e usinas nucleares. Pode ser citada a vantagem de ser isolante radioativo.
·          Concreto Resfriado com gelo – Trata-se de um concreto, cuja quantidade de água é parcialmente substituída por gelo, para atender a condições específicas de projeto, por exemplo a retração térmica. É aplicado em paredes espessas e grandes blocos de fundação. A vantagem é a redução da fissuração de origem térmica.
·           Concreto Submerso – Concreto submerso é a denominação dada ao concreto que é aplicado na presença de água, como alguns tubulões, barragens, estruturas submersas no mar ou em água doce, estruturas de contenção ou em meio à lama bentonítica, como é o caso das paredes diafragma.
·            Concreto Pré-moldado – Uma estrutura feita em concreto pré-moldado é aquela em que os elementos estruturais, como pilares, vigas, lajes e outros, são moldados e adquirem certo grau de resistência, antes do seu posicionamento definitivo na estrutura. Por este motivo, este conjunto de peças é também conhecido pelo nome de estrutura pré-fabricada. Estas estruturas podem ser adquiridas junto a empresas especializadas, ou moldadas no próprio canteiro da obra, para serem montadas no momento oportuno. A decisão de produzi-las na própria obra depende sempre de características específicas de cada projeto.
·              Concreto Protendido – A resistência à tração do concreto está situada na ordem de 10% de sua resistência à compressão, sendo geralmente desprezada nos cálculos estruturais. Encontrar meios de fazer o concreto ganhar força neste quesito é uma das eternas batalhas da engenharia, que tem como uma de suas grandes armas a protensão do concreto. Ela pode ser definida como sendo o artifício de introduzir na estrutura, um estado prévio de tensões, através de uma compressão prévia na peça concretada (protensão). Dentro das vantagens que esta técnica pode oferecer, temos a redução na incidência de fissuras, diminuição na dimensão das peças devido à maior resistência dos materiais empregados, possibilidade de vencer vãos maiores do que o concreto armado convencional.
·       Concreto Armado – Chamamos de concreto armado à estrutura de concreto que possui em seu interior, armações feitas com barras de aço. Estas armações são necessárias para atender à deficiência do concreto em resistir a esforços de tração (seu forte é a resistência à compressão) e são indispensáveis na execução de peças como vigas e lajes, por exemplo.
AS NOVAS TECNOLOGIAS – OS CONCRETOS ESPECIAIS
·          Concreto de Alto Desempenho – Normalmente elaborado com adições minerais tipo sílica ativa e metacaulim e aditivos superplastificantes. Os concretos assim obtidos possuem excelentes propriedades. É aplicado em obras civis especiais, hidráulicas em geral e em recuperações. As vantagens são: aumento da durabilidade e vida útil das obras; redução dos custos da obra e melhor aproveitamento das áreas disponíveis para construção.
·           Concreto Colorido – Concreto normal adicionado de pigmentos especiais, os quais conferem ao concreto várias cores com diferentes tonalidades, a saber: amarela, azul, vermelha, verde, marrom e preta. É aplicado em pisos, calçadas e fachadas. As vantagens são: elimina pintura e pode ser usado como marcador de áreas específicas.
·       Concreto Projetado – Concreto que é lançado por equipamentos especiais e em velocidade sobre uma superfície, proporcionando a compactação e a aderência do mesmo a esta superfície. São utilizados para revestimentos de túneis, paredes, pilares, contenção de encostas, etc. Este Concreto pode ser projetado por via-seca ou via-úmida, alterando desta forma a especificação do equipamento de aplicação e do traço que será utilizado.
·     Concreto Celular – O concreto celular faz parte de um grupo denominado de concretos leves, com a diferença de que ao invés de utilizar agregados de reduzida massa específica em sua composição, ele é obtido através da adição de um tipo especial de espuma ao concreto. Sua utilização é bastante difundida pelo mundo, sendo aplicado em paredes, divisórias, nivelamento de pisos e até em peças estruturais e painéis pré-fabricados.
·      Concreto com adição de fibras - Normalmente elaborado com fibras de nylon, polipropileno e aço, dependendo das condições de projeto. Os concretos assim obtidos inibem os efeitos da fissuração por retração. Obras civis especiais e pisos industriais. As vantagens são: aumenta a durabilidade das obras quanto à abrasão e desgaste superficial; melhora a resistência à tração do concreto e pode ser utilizado em pistas de aeroportos.
·        Concreto Autoadensável – É o concreto do futuro. Trata-se de um concreto de elevada plasticidade. Em alguns casos, pode ter a sua reologia controlada com a utilização de aditivos de última geração. É aplicado em Fundações especiais tipo hélice contínua e paredes diafragma; peças delgadas e peças densamente armadas. As vantagens são: Maior durabilidade e fácil aplicação. Dispensa a utilização total ou parcial de vibradores; redução dos custos com mão de obra e energia e maior produtividade no lançamento.
·              Concreto Translúcido - Que permite que a luz atravesse sua estrutura.

CONCLUSÃO
         O concreto como principal elemento estrutural da construção civil nacional, representa parcela significativa do mercado, como consequência diversos estudos a respeito de seus aprimoramentos são necessários para um melhor aproveitamento. Portanto o desenvolvimento da Engenharia Civil e Arquitetura, aliados ao desenvolvimento dos estudos e pesquisas acarretará numa evolução continua do resultado final, ou seja, da qualidade de vida e aproveitamento dos ambientes construídos em concreto.

REFERÊNCIAS
O CONCRETO COMO MATERIAL CONSTRUTIVO: DA ORIGEM ÀS NOVAS TECNOLOGIAS. Disponível em:
Acesso em: 16 fev. 2015

O USO DO CONCRETO NA CONSTRUÇÃO CIVIL. Disponível em: Acesso em: 16 fev. 2015

AU414 - ESTRUTURAS IV– CONCRETO ARMADO (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS). Disponível em:
Acesso em: 16 fev. 2015

CONCRETO (UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS GURUPI). Disponível em: Acesso em: 16 fev. 2015

ESTRUTURA DE CONCRETO. Disponível em: Acesso em: 16 fev. 2015

MATERIAIS E TÉCNICAS DE CONSTRUÇÃO IV. Disponível em: Acesso em: 23 fev. 2015

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