Tese_AlessandraLCastro.pdf

AAPPLLIICCAAOO DDEE CCOONNCCEEIITTOOSS RREEOOLLGGIICCOOSS NNAA

TTEECCNNOOLLOOGGIIAA DDOOSS CCOONNCCRREETTOOSS DDEE AALLTTOO DDEESSEEMMPPEENNHHOO

ALESSANDRA LORENZETTI DE CASTRO Tese apresentada rea de

Interunidades em Cincia e

Engenharia de Materiais, da

Universidade de So Paulo, como

parte dos requisitos para a obteno

do ttulo de Doutor em Cincia e

Engenharia dos Materiais.

Orientador: Prof. Dr. Jefferson Liborio

So Carlos

2007

UNIVERSIDADE DE SO PAULO INTERUNIDADES (IFSC IQSC EESC)

CINCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS

Ficha catalogrfica preparada pela Seo de Referncia do Servio de Biblioteca e Informao IFSC/USP

Castro, Alessandra Lorenzetti de C355a Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho/ Alessandra Lorenzetti de Castro. So Carlos, 2007 Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de So Carlos / Instituto de Fsica de So Carlos/ Instituto de Qumica de So Carlos- Universidadede So Paulo, 2007. 302 f. rea: Cincia e Engenharia de Materiais. Orientador: Prof. Dr. Jefferson Benedicto Libardi Liborio. 1. Concreto de alto desempenho. 2. Reologia. 3. Trabalhabilidade. I. Ttulo.

Aos meus pais, Sandra e Orley, e

minha irm, Renata, sempre

presentes nas minhas conquistas.

AAGGRRAADDEECCIIMMEENNTTOOSS

Primeiramente, agradeo a Deus por ter me iluminado durante toda essa

caminhada, dando-me fora para enfrentar as dificuldades, humildade para

reconhecer e corrigir os erros e sabedoria para agradecer as conquistas.

minha amada famlia, Sandra, Orley e Renata, em extenso aos meus

avs, Srgio, Ruth, Orley e Marilourdes, pelo amor, apoio e incentivo dados durante

toda a minha vida, permitindo o traado de um caminho digno e correto do qual

muito me orgulho.

Um obrigado especial D, pelos momentos de carinho vividos desde o meu

nascimento. A todos os meus familiares que torcem por mim e vibram com cada

conquista.

Ao Danilo, pelo carinho, confiana, apoio, incentivo e companheirismo

compartilhados desde sempre.

Aos meus amigos, Buby e Tatiana, pela convivncia saudvel e amizade.

Ao meu orientador Prof. Dr. Jefferson Benedicto Libardi Liborio, por ter

acreditado e confiado em mim, dando-me a oportunidade de ingressar nesse

maravilhoso mundo da pesquisa de tecnologia dos materiais.

Fernanda Giannotti, Sandra, Valdirene, Jos Amrico, Thiago, Rodrigo,

Fernanda Costenaro, Vanessa, Samir e Marcelo, amigos do Laboratrio de

Materiais Avanados Base de Cimento, pela troca de conhecimento e auxlios

experimentais. Com certeza vivemos momentos importantes que guardaremos para

sempre em nossas memrias.

Ao Laboratrio de Cermicas Especiais e Refratrios/Grupo de Engenharia

de Microestruturas de Materiais da Universidade Federal de So Carlos, em

especial ao Prof. Dr. Victor Carlos Pandolfelli, pelo auxlio na escolha e anlise dos

mtodos experimentais na rea de reologia dos concretos. Agradeo tambm aos

pesquisadores Fernando e Ivone que fazem parte desse grupo de pesquisa e que

muito me auxiliaram no desenvolvimento dos ensaios de reometria.

secretaria da Interunidades, aos funcionrios do Laboratrio de Engenharia

de Estruturas, ao Sr. Wilson e ao Jorge pelo auxlio prestado durante a realizao

dessa pesquisa.

FAPESP Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de So Paulo, pelo

apoio financeiro dado ao desenvolvimento da presente pesquisa.

PUBLICAES

CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. Comportamento reolgico do concreto de alto

desempenho. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 5., 2002, So Carlos/SP. Resumos estendidos... p. 27-28.

CASTRO, A.L. et al. Desenvolvimento tecnolgico dos concretos nos ltimos 50 anos. In: CONCRETO COLLOQUIA 2003, 2003, So Carlos/SP. Anais... CD-ROM.

CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. Anlise da trabalhabilidade da pasta de cimento fresco atravs do ensaio de miniabatimento. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 6., 2003, So Carlos/SP. Resumos estendidos... p. 07-08.

CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. A importncia da avaliao reolgica de pastas com e sem slica ativa para produo de concretos estruturais com cimento Portland para obras martimas. In: SEMINRIO E WORKSHOP EM ENGENHARIA OCENICA, 2004, Rio Grande/RS. Anais... CD-ROM.

CASTRO, A.L; SILVA, F.G.; LIBORIO, J.B.L. Potencialidade de uso de concretos especiais em obras martimas. In: SEMINRIO E WORKSHOP EM ENGENHARIA OCENICA, 2004, Rio Grande/RS. Anais... CD-ROM.

CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. Reologia de pastas e argamassas no estado fresco Um avano na produo de concreto de alto desempenho. In: JORNADAS SUL-AMERICANAS DE ENGENHARIA ESTRUTURAL, 31., 2004, Mendoza/Argentina. Anais... CD-ROM.

CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. A influncia da slica ativa sobre a determinao do teor timo de aditivo superplastificante em pastas de cimento no estado fresco. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 46., 2004, Florianpolis/SC. Anais... CD-ROM.

CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. A influncia do procedimento de mistura sobre a trabalhabilidade de pastas de cimento. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 7., 2004, So Carlos/SP. Resumos estendidos... p. 03-04.

CASTRO, A.L. et al. Concretos de alto desempenho constitudos com slica extrada da casca de arroz. In: SIABE 2005 SIMPSIO IBERO-AMERICANO O BETO NAS ESTRUTURAS, 2005, Coimbra/Portugal. Anais... CD-ROM.

CASTRO, A.L. et al. Estudo do comportamento de concretos de alto desempenho. In: SIABE 2005 SIMPSIO IBERO-AMERICANO O BETO NAS ESTRUTURAS, 2005, Coimbra/Portugal. Anais... CD-ROM.

CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. Avaliao da trabalhabilidade de concretos de alto desempenho em termos da tenso de escoamento. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 47., 2005, Olinda/PE. Anais... CD-ROM.

CASTRO, A.L. et al. Structural concretes with silica fume for the production of durable structures. In: INTERNATIONAL ACI/CANMET CONFERENCE ON QUALITY OF CONCRETE STRUCTURES AND RECENT ADVANCES IN CONCRETE MATERIALS AND TESTING, 4., 2005, Olinda/PE. Proceedings CD-ROM.

CASTRO, A.L. et al. Demystifying the production process of high performance and high strength concretes Design considerations. In: INTERNATIONAL ACI/CANMET CONFERENCE ON QUALITY OF CONCRETE STRUCTURES AND RECENT ADVANCES IN CONCRETE MATERIALS AND TESTING, 4., 2005, Olinda/PE. Proceedings CD-ROM.

CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. A influncia do procedimento de mistura sobre a trabalhabilidade de concretos de alto desempenho. In: CONPAT 2005 - VIII CONGRESO LATINOAMERICANO DE PATOLOGA DE LA CONSTRUCCIN/X CONGRESO DE CONTROL DE CALIDAD EN LA CONSTRUCCIN, 2005, Assuno/Paraguai. Anais CD-ROM.

CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. Consideraes sobre o processo de produo de concreto de alto desempenho para estruturas pr-moldadas. In: ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA-PROJETO-PRODUO EM CONCRETO PR-MOLDADO, 1., 2005, So Carlos. Anais CD-ROM.

CASTRO, A.L.; LIBORIO, J.B.L. Caracterizao reolgica inicial de concretos de alto desempenho. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 8., 2005, So Carlos/SP. Resumos... p.10.

CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. A influncia dos agregados sobre o comportamento do concreto de alto desempenho no estado fresco. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 48., 2006, Rio de Janeiro/RJ. Anais... CD-ROM.

CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. A influncia das adies qumicas e minerais sobre a trabalhabilidade de concretos de alto desempenho. In: SIMPSIO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, 9., 2006, So Carlos/SP. Resumos estendidos... p. 03-04.

CASTRO, A.L; LIBORIO, J.B.L. Initial rheological description of high performance concretes. Materials Research, v. 9, n. 4, Oct.-Dec. 2006.

SSUUMMRRIIOO

Lista de figuras vLista de tabelas xvLista de smbolos e abreviaturas xixResumo xxiAbstract xxiii1 Introduo 1 1.1 Importncia e justificativa do estudo 4 1.2 Objetivos 6 1.3 Organizao do trabalho 72 Concreto de alto desempenho 9 2.1 Definio 9 2.2 Histrico 10 2.3 Aplicaes 11 2.4 Materiais constituintes 13 2.4.1 Cimento 14 2.4.2 Agregados 18 2.4.3 gua de amassamento 21 2.4.4 Aditivo superplastificante 22 2.4.5 Slica ativa 263 Aspectos conceituais relacionados a reologia 31 3.1 Definio de reologia 31 3.2 Tenso, deformao e viscosidade 34 3.2.1 Conceito de tenso 35 3.2.2 Conceito de deformao 36 3.2.3 Conceito de viscosidade 38 3.3 Classificao dos modelos reolgicos 40 3.3.1 Fluidos Newtonianos 41 3.3.2 Fluidos no-Newtonianos 414 Trabalhabilidade do concreto fresco 47 4.1 Definio de trabalhabilidade 47 4.2 Avaliao da trabalhabilidade 50 4.3 Fatores que influenciam a trabalhabilidade 54 4.3.1 Tempo de manipulao das misturas 55 4.3.2 Propriedades dos componentes da mistura 55 4.3.3 Propores da mistura 62 4.3.4 Teor de ar incorporado e temperatura 66 4.3.5 Processos prticos 67 4.4 Perda de abatimento 715 Reologia do concreto fresco 79 5.1 Classificao reolgica do concreto fresco 82 5.1.1 Parmetros reolgicos 86

ii

5.1.2 Tixotropia 92 5.2 Fatores que influenciam o comportamento reolgico do concreto fresco 96 5.2.1 Reologia da pasta de cimento 98 5.2.1.1 Microestrutura da pasta de cimento 102 5.2.1.2 Interao cimento-aditivo 105 5.2.1.3 Estudo do escoamento de pastas de cimento atravs dos

ensaios de miniabatimento e cone de Marsh compatibilidade entre os materiais

110

5.2.1.4 Ponto de saturao do aditivo 117 5.2.2 Distribuio e empacotamento de partculas 119 5.2.2.1 Segregao e exsudao 121 5.2.3 Estado de disperso das partculas 123 5.2.4 Vibrao 127 5.3 Medio das propriedades reolgicas do concreto fresco 130 5.3.1 Ensaios que medem apenas um parmetro reolgico 132 5.3.1.1 Ensaio de abatimento do tronco de cone 132 5.3.1.2 Consistmetro de Ve-Be 135 5.3.1.3 Caixa L 137 5.3.2 Ensaios que medem os dois parmetros reolgicos 139 5.3.2.1 Ensaio de abatimento de tronco de cone modificado 140 5.3.2.2 Remetro 143 6 Procedimento experimental 151 6.1 Dosagem do concreto 152 6.1.1 Escolha dos traos estudados 152 6.1.2 Composio dos traos de concreto 152 6.1.3 Trao definitivo e ajustado 155 6.1.4 Procedimento de mistura do concreto de alto desempenho 155 6.2 Avaliao da trabalhabilidade pelos mtodos de ensaio tradicionais 156 6.3 Avaliao da capacidade de escoamento 157 6.4 Caracterizao reolgica dos concretos de alto desempenho 157 6.5 Avaliao da trabalhabilidade pelos mtodos de ensaio que determinam os

dois parmetros reolgicos 157

7 Resultados e discusses 159 7.1 Dosagem dos concretos de alto desempenho 160 7.1.1 Estudo da matriz pasta de cimento 160 7.1.2 Estudo da fase agregado 167 7.1.3 Trao definitivo e ajustado 169 7.2 Avaliao da trabalhabilidade pelos mtodos de ensaio tradicionais 170 7.2.1 Ensaio de abatimento de tronco de cone 171 7.2.2 Consistmetro de Ve-Be 178 7.3 Avaliao da capacidade de escoamento do CAD fresco 185 7.4 Avaliao da trabalhabilidade pelos mtodos de ensaio que determinam os

dois parmetros reolgicos 188

7.4.1 Ensaio de abatimento de tronco de cone modificado 188 7.4.2 Remetro 198

iii

7.4.2.1 Identificao da natureza reolgica dos concretos de alto desempenho

199

7.4.2.2 Avaliao da trabalhabilidade dos concretos de alto desempenho atravs da evoluo dos parmetros reolgicos

205

7.4.2.3 Comportamento ao cisalhamento dos concretos de alto desempenho ao longo do tempo

217

7.4.2.4 Influncia da temperatura e do pH sobre o comportamento de concretos de alto desempenho

222

7.5 Comparao dos resultados 226 7.5.1 Correlao entre o abatimento e os parmetros reolgicos 226 7.5.2 Correlao entre o abatimento, o tempo e os parmetros reolgicos 232 7.5.3 Influncia do misturador 238 7.5.4 Comparao do comportamento dos concretos produzidos com os

diferentes procedimentos de mistura 242

8 Concluses 253 8.1 Sugestes para pesquisas futuras 257Anexos 259 Anexo A Caracterizao dos materiais 259 Anexo B Caracterizao dos concretos estudados 270 Anexo C Estudo da pasta de cimento 274 Anexo D Caracterizao reolgica do concreto fresco 276Referncias bibliogrficas 291

v

LLIISSTTAA DDEE FFIIGGUURRAASS

Figura 2.1 - Edifcio Water Tower Place. 13Figura 2.2 - Edifcio Petronas Towers. 13Figura 2.3 - Edifcio Taipei 101. 13Figura 2.4 - Edifcio e-Tower. 13Figura 2.5 - Plataforma Gullfaks. 13Figura 2.6 - Confederation Bridge. 13Figura 2.7 - Desenvolvimento da microestrutura durante a hidratao do cimento

Portland. 16

Figura 2.8 - Diagrama ilustrativo de como a microestrutura, as condies prvias de exposio e condicionantes do processo de fabricao do agregado determinam as suas caractersticas e como estas afetam o trao e as propriedades do concreto fresco e endurecido.

19

Figura 2.9 - Difratograma de raios-X da slica de Fe-Si (a) na forma como produzida e (b) depois de aquecida a 1100C.

29

Figura 3.1 - Componentes do tensor tenso para um sistema de coordenadas cartesianas.

36

Figura 3.2 - Conceito de deformao: (A) rotao sem deformao; (B) deformao por cisalhamento; e (C) deformao por elongao.

36

Figura 3.3 - Deformao de um fluido. 38Figura 3.4 - Lei de Newton para viscosidade de um fluido. 39Figura 3.5 - Comportamento reolgico de fluidos independentes do tempo. 43Figura 4.1 - Fatores que influenciam as propriedades de um concreto. 56Figura 4.2 - Microscopia da seo polida de um ndulo de clnquer onde: Alita =

C3S; Belita = C2S. 59

Figura 5.1 - Equao de Bingham para um fluido. Curva de escoamento tpica para um fluido binghamiano.

84

Figura 5.2 - Reologia do concreto: (A) mesma tenso de escoamento e diferentes viscosidades; (B) mesma viscosidade e diferentes tenses de escoamento.

88

Figura 5.3 - Adaptao de uma representao grfica da hidratao do cimento pelo mtodo da calorimetria.

106

Figura 5.4 - Interaes entre cimento Portland, sulfato de clcio e SP. 108Figura 5.5 - Foto (A) e esquema com as dimenses (B) do minitronco de cone. 112Figura 5.6 - Exemplo de execuo do ensaio de miniabatimento. 113Figura 5.7 - Foto do equipamento completo (A) e esquema detalhado do funil (B)

do ensaio do cone de Marsh empregado na presente pesquisa (dimenses em [mm]).

116

Figura 5.8 - Determinao do ponto de saturao do aditivo superplastificante pelo mtodo apresentado por Atcin (2000).

118

Figura 5.9 - Determinao do ponto de saturao do aditivo superplastificante pelo mtodo AFREM desenvolvido por de Larrard et al. (1997b).

119

Figura 5.10 - Ilustrao dos mecanismos de estabilizao de suspenses: (a) estabilizao eletrosttica, (b) estabilizao estrica e (c) estabilizao eletroestrica.

125

Figura 5.11 - Ensaio de abatimento de tronco de cone. 134

vi

Figura 5.12 - Tipos de abatimento. 135 Figura 5.13 - (A) Esquema do consistmetro de Ve-Be (DNER-ME 094, 1994) e (B)

foto do equipamento utilizado na presente pesquisa. 136

Figura 5.14 - Caixa L. 138 Figura 5.15 - Detalhe das grades a serem utilizadas no ensaio da Caixa L. 138 Figura 5.16 - Haste para a realizao do ensaio de abatimento modificado. Disco

deslizante no detalhe. 141

Figura 5.17 - Esquema do ensaio de abatimento de tronco de cone modificado. 141 Figura 5.18 - bacos para estimativa da tenso de escoamento e da viscosidade

plstica do concreto a partir dos resultados do ensaio de abatimento modificado (para concretos com densidade de 2400 kg/m3).

143

Figura 5.19 - Remetro BML, baseado no conceito de cilindros coaxiais. 144 Figura 5.20 - Remetro BTRHEOM, baseado no conceito placa/placa. 144 Figura 5.21 - Diagrama esquemtico do remetro planetrio usado na presente

pesquisa. 145

Figura 5.22 - Fotografia dos remetros usados na presente pesquisa. 147 Figura 6.1 - Esquema da metodologia utilizada na presente pesquisa. 151 Figura 6.2 - Diferentes procedimentos de mistura avaliados, onde AM=agregado

mido, AG=agregado grado, CP=cimento, SA=slica ativa, A=gua e SP=superplastificante.

156

Figura 7.1 - Curva do tempo de escoamento versus tempo para pastas de cimento produzidas com CPV ARI Plus em funo da seqncia de mistura adotada.

161

Figura 7.2 - Curva do tempo de escoamento versus tempo para pastas de cimento produzidas com CPV ARI RS em funo da seqncia de mistura adotada.

162

Figura 7.3 - Curvas logaritmo do tempo de escoamento versus teor de SP e pontos de saturao do SP para pastas de aglomerantes incorporadas com SP.

164

Figura 7.4 - Curva rea de espalhamento versus tempo para pastas de cimento com e sem a adio de slica ativa.

166

Figura 7.5 - Grfico da combinao entre os agregados versus ndice de vazios para as composies estudadas.

168

Figura 7.6 - Curvas abatimento de tronco de cone versus tempo para os microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

171

Figura 7.7 - Curvas abatimento de tronco de cone versus tempo para os microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

172

Figura 7.8 - Ensaio de abatimento de tronco de cone para microconcretos de alto desempenho: avaliao da perda da trabalhabilidade ao longo do tempo: (A) aos 10 minutos; (B) aos 60 minutos; e (C) aos 120 minutos.

172

Figura 7.9 - Curvas abatimento de tronco de cone versus tempo para os concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

175

Figura 7.10 - Curvas abatimento de tronco de cone versus tempo para os concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

175

Figura 7.11 - Curvas tempo Ve-Be versus tempo para os microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

179

Figura 7.12 - Curvas tempo Ve-Be versus tempo para os microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

179

vii

Figura 7.13 - Etapas do ensaio para determinao do tempo Ve-Be: (A) tronco de cone de concreto com disco transparente posicionado para o incio do ensaio; e (B) concreto ocupando o formato cilndrico da cuba do equipamento, o que caracteriza o fim do ensaio.

182

Figura 7.14 - Curvas tempo Ve-Be versus tempo para os concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

183

Figura 7.15 - Curvas tempo Ve-Be versus tempo para os concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

183

Figura 7.16 - Ensaio de caixa L para as misturas ensaiadas. 187Figura 7.17 - Ensaio da caixa L com a aplicao de uma fora vibratria para o

completo adensamento do concreto. As letras indicam a seqncia da evoluo do adensamento.

188

Figura 7.18 - Curva da tenso de escoamento versus tempo para microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

191

Figura 7.19 - Curva da tenso de escoamento versus tempo para microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

191

Figura 7.20 - Ensaio de abatimento de tronco de cone modificado - caracterizao reolgica das misturas de alto desempenho: (A) aos 10 minutos; (B) aos 60 minutos; e (C) aos 120 minutos.

193

Figura 7.21 - Curva da tenso de escoamento versus tempo para concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

195

Figura 7.22 - Curva da tenso de escoamento versus tempo para concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

195

Figura 7.23 - Curvas ascendentes de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI Plus e com composio variada.

201

Figura 7.24 - Curvas ascendentes de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI RS e com composio variada.

201

Figura 7.25 - Curvas ascendentes de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos propostos.

201

Figura 7.26 - Curvas ascendentes de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos propostos.

202

Figura 7.27 - Curvas de cisalhamento dos MCAD, com variaes na composio, produzidos com CPV ARI Plus. Obs.: as setas indicam o sentido de aplicao da velocidade de cisalhamento.

203

Figura 7.28 - Curvas de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa. Obs.: as setas indicam o sentido de aplicao da velocidade de cisalhamento.

203

Figura 7.29 - Curvas de cisalhamento dos MCAD, com variaes na composio, produzidos com CPV ARI RS. Obs.: as setas indicam o sentido de aplicao da velocidade de cisalhamento.

204

Figura 7.30 - Curvas de cisalhamento dos MCAD produzidos com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa. Obs.: as setas indicam o sentido de aplicao da velocidade de cisalhamento.

204

Figura 7.31 - Curva do torque de escoamento versus tempo para os MCAD produzidos com composies variadas.

206

Figura 7.32 - Curva da viscosidade de torque versus tempo para os MCAD produzidos com composies variadas.

207

Figura 7.33 - Curva do torque de escoamento versus tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.

212

viii

Figura 7.34 - Curva do torque de escoamento versus tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.

213

Figura 7.35 - Curva da viscosidade de torque versus tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.

213

Figura 7.36 - Curva da viscosidade de torque versus tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.

213

Figura 7.37 - Curvas do torque em funo do tempo para as misturas produzidas com CPV ARI Plus e com composies variadas.

218

Figura 7.38 - Curvas do torque em funo do tempo para as misturas produzidas com CPV ARI RS e com composies variadas.

218

Figura 7.39 - Fotos do ensaio de cisalhamento contnuo ao longo do tempo: (A) no incio do ensaio; (B) aps 30 minutos; (C) aps 60 minutos; (D) aps 90 minutos e (E) indicando o fim do ensaio (material sem coeso aderido na parede da cuba de ensaio p misturadora girando no vazio).

219

Figura 7.40 - Curvas do torque em funo do tempo para as misturas produzidas com CPV ARI Plus e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.

221

Figura 7.41 - Curvas do torque em funo do tempo para as misturas produzidas com CPV ARI RS e de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.

221

Figura 7.42 - Evoluo da temperatura ao longo do tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI Plus.

223

Figura 7.43 - Evoluo da temperatura ao longo do tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI RS.

223

Figura 7.44 - Evoluo do pH ao longo do tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI Plus.

225

Figura 7.45 - Evoluo do pH ao longo do tempo para os MCAD produzidos com CPV ARI RS.

226

Figura 7.46 - Correlao entre g versus h para as misturas produzidas com CPV ARI Plus (R2 = 0,042).

227

Figura 7.47 - Correlao entre g versus h para as misturas produzidas com CPV ARI RS (R2 = 0,050).

227

Figura 7.48 - Comparao entre a tenso de escoamento (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) e o torque de escoamento (determinado a partir do remetro) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

228

Figura 7.49 - Comparao entre a tenso de escoamento (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) e o torque de escoamento (determinado a partir do remetro) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.

229

Figura 7.50 - Comparao entre a viscosidade plstica (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) e a viscosidade de torque (determinada a partir do remetro) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

229

Figura 7.51 - Comparao entre a viscosidade plstica (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) e a viscosidade de torque (determinada a partir do remetro) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.

229

ix

Figura 7.52 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a tenso de escoamento (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

231

Figura 7.53 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e o torque de escoamento (determinado a partir do ajuste da curva de cisalhamento ao modelo binghamiano) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

231

Figura 7.54 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a tenso de escoamento (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.

231

Figura 7.55 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e o torque de escoamento (determinado a partir do ajuste da curva de cisalhamento ao modelo binghamiano) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

231

Figura 7.56 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a viscosidade plstica (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

231

Figura 7.57 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a viscosidade de torque (determinada a partir do ajuste da curva de cisalhamento ao modelo binghamiano) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

231

Figura 7.58 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a viscosidade plstica (determinada pelo ensaio de abatimento de tronco de cone modificado) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.

231

Figura 7.59 - Correlao entre o abatimento de tronco de cone tradicional e a viscosidade de torque (determinada a partir do ajuste da curva de cisalhamento ao modelo binghamiano) para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.

231

Figura 7.60 - Evoluo da tenso de escoamento (o) e do abatimento (Ab) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

233

Figura 7.61 - Evoluo do torque de escoamento (g) e do abatimento (Ab) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

233

Figura 7.62 - Evoluo da tenso de escoamento (o) e do abatimento (Ab) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.

234

Figura 7.63 - Evoluo do torque de escoamento (g) e do abatimento (Ab) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.

234

Figura 7.64 - Evoluo da viscosidade plstica () e da viscosidade de torque (h) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

235

Figura 7.65 - Evoluo da viscosidade plstica () e da viscosidade de torque (h) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.

235

Figura 7.66 - Evoluo da fluidez (dimetro de concreto abatido D) e do torque de escoamento (g) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI Plus.

236

Figura 7.67 - Evoluo da fluidez (dimetro de concreto abatido D) e do torque de escoamento (g) com o tempo para os MCAD3 produzidos com CPV ARI RS.

237

Figura 7.68 - Fotos do ensaio de fluidez ao longo do tempo: (A) antes do cisalhamento (no incio do ensaio), (B) aps o primeiro, (C) o segundo e (D) o terceiro ciclos de cisalhamento.

237

x

Figura 7.69 - Betoneira de eixo inclinado usada na pesquisa. 239 Figura 7.70 - Argamassadeira planetria usada na pesquisa. 239 Figura 7.71 - Comparao da tenso de escoamento e do torque de escoamento

medidos a partir dos mtodos de ensaio considerados para cada mistura.

240

Figura 7.72 - Comparao da viscosidade plstica e da viscosidade de torque medidas a partir dos mtodos de ensaio considerados para cada mistura.

241

Figura A.1 - Curva granulomtrica da areia. 263 Figura A.2 - Curvas granulomtricas das britas 0, 1 e 2. 267 Figura D.1 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido

com CPV ARI Plus (10 minutos). 278

Figura D.2 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

278

Figura D.3 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD2 produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

278


278

Figura D.5 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

278

Figura D.6 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

278

Figura D.7 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

279

Figura D.8 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

279

Figura D.9 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

279

Figura D.10 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

279

Figura D.11 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

279

Figura D.12 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

279

Figura D.13 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

279

Figura D.14 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

279

Figura D.15 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

280

Figura D.16 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI Plus (10 minutos).

280


280


280


280


280

xi


280


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xii


283


284


284

Figura D.49 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

284

Figura D.50 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD1 produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

284


284


284

Figura D.53 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

284

Figura D.54 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/A produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

284

Figura D.55 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

285

Figura D.56 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/B produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

285

Figura D.57 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

285

Figura D.58 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/C produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

285

Figura D.59 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

285

Figura D.60 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/D produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

285

Figura D.61 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

285

Figura D.62 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/E produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

285

Figura D.63 - Parte ascendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

286

Figura D.64 - Parte descendente da curva de cisalhamento do MCAD3/F produzido com CPV ARI RS (10 minutos).

286


286


286


286


286


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286

xiii


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289


289


289


289


289


290

xiv


290

xv

LLIISSTTAA DDEE TTAABBEELLAASS

Tabela 2.1 - Grau de hidratao necessrio para desconexo de poros, em funo da relao gua/cimento e teor de slica ativa.

15

Tabela 4.1 - Esquema da nomenclatura para trabalhabilidade. 49Tabela 4.2 - Influncia do aumento da proporo dos materiais constituintes da

mistura sobre a trabalhabilidade. 64

Tabela 5.1 - Equaes que relacionam a tenso e a taxa de cisalhamento para descrever o comportamento ao escoamento de concretos no estado fresco.

83

Tabela 5.2 - Evoluo dos parmetros reolgicos durante a utilizao do concreto fresco. Interpretao e correo do problema encontrado.

97

Tabela 5.3 - Relao entre as foras entre as partculas, o estado de disperso e a reologia das suspenses.

105

Tabela 6.1 - Traos a serem analisados na pesquisa. 152Tabela 6.2 - Procedimentos de mistura avaliados para a produo das pastas de

cimento. 154

Tabela 6.3 - Exemplo da determinao da composio ideal entre dois agregados de granulometrias diferentes atravs da massa unitria no estado compactado.

154

Tabela 7.1 - Variao do procedimento de mistura e os correspondentes tempos de escoamento para as pastas de cimento produzidas com slica ativa.

161

Tabela 7.2 - Tempos de escoamento para pastas de aglomerantes incorporadas com SP determinados atravs do ensaio de cone de Marsh.

164

Tabela 7.3 - reas de espalhamento obtidas a partir do ensaio de miniabatimento para pastas de cimento com e sem a adio de slica ativa.

165

Tabela 7.4 - Caractersticas das matrizes pasta de cimento e/ou de aglomerantes a serem incorporadas s misturas de concretos de alto desempenho.

167

Tabela 7.5 - Composio ideal entre areia e brita 0 (microconcreto). 167Tabela 7.6 - Composio ideal entre britas 1 e 2 (concreto). 167Tabela 7.7 - Traos definitivos e ajustados para as misturas de alto desempenho

estudadas na pesquisa. 170

Tabela 7.8 - Resultados do ensaio de abatimento de tronco de cone para os microconcretos de alto desempenho. Abatimentos em [mm].

171

Tabela 7.9 - Resultados do ensaio de abatimento de tronco de cone para os concretos de alto desempenho. Abatimentos em [mm].

175

Tabela 7.10 - Resultados do ensaio de consistmetro de Ve-Be para os microconcretos de alto desempenho. Tempos em [s].

178

Tabela 7.11 - Resultados do ensaio de consistmetro de Ve-Be para os concretos de alto desempenho. Tempos em [s].

182

Tabela 7.12 - Resultados obtidos e observaes feitas para a avaliao da capacidade de escoamento de MCAD produzidos com CPV ARI Plus atravs da caixa L.

185

Tabela 7.13 - Resultados obtidos e observaes feitas para a avaliao da capacidade de escoamento de MCAD produzidos com CPV ARI RS atravs da caixa L.

186

xvi

Tabela 7.14 - Resultados obtidos e observaes feitas para a avaliao da capacidade de escoamento de CAD produzidos com CPV ARI Plus atravs da caixa L.

186

Tabela 7.15 - Resultados obtidos e observaes feitas para a avaliao da capacidade de escoamento de CAD produzidos com CPV ARI RS atravs da caixa L.

187

Tabela 7.16 - Parmetros reolgicos para os MCAD estudados. 190 Tabela 7.17 - Parmetros reolgicos para os CAD estudados. 194 Tabela 7.18 - rea de histerese das curvas de cisalhamento dos MCAD estudados. 204 Tabela 7.19 - Parmetros reolgicos obtidos a partir do ajuste das curvas de

cisalhamento dos MCAD estudados. 206

Tabela 7.20 - Parmetros reolgicos obtidos a partir do ajuste das curvas de cisalhamento dos MCAD produzidos de acordo com os procedimentos de mistura propostos na pesquisa.

212

Tabela 7.21 - Valores da fluidez medida antes e aps o ciclo de cisalhamento pra os MCAD produzidos com CPV ARI Plus e CPV ARI RS.

236

Tabela 7.22 - Valores dos fatores considerados na avaliao do comportamento dos MCAD a partir do ensaio de abatimento de tronco modificado (para um intervalo de 30 minutos entre a mistura e o lanamento do material).

245

Tabela 7.23 - Pontuao dos fatores considerados na avaliao dos comportamentos dos MCAD a partir do ensaio de abatimento de tronco de cone modificado (para um intervalo de 30 minutos entre a mistura e o lanamento do material).

246

Tabela 7.24 - Valores dos fatores considerados na avaliao do comportamento dos MCAD a partir do remetro (para um intervalo de 30 minutos entre a mistura e o lanamento do material).

247

Tabela 7.25 - Pontuao dos fatores considerados na avaliao dos comportamentos dos MCAD a partir do remetro (para um intervalo de 30 minutos entre a mistura e o lanamento do material).

248

Tabela 7.26 - Valores dos fatores considerados na avaliao do comportamento dos MCAD a partir do ensaio de abatimento de tronco modificado (para um intervalo de 60 minutos entre a mistura e o lanamento do material).

249

Tabela 7.27 - Pontuao dos fatores considerados na avaliao dos comportamentos dos MCAD a partir do ensaio de abatimento de tronco de cone modificado (para um intervalo de 60 minutos entre a mistura e o lanamento do material).

250

Tabela 7.28 - Valores dos fatores considerados na avaliao do comportamento dos MCAD a partir do remetro (para um intervalo de 60 minutos entre a mistura e o lanamento do material).

251

Tabela 7.29 - Pontuao dos fatores considerados na avaliao dos comportamentos dos MCAD a partir do remetro (para um intervalo de 60 minutos entre a mistura e o lanamento do material).

252

Tabela A.1 - Propriedades qumicas e composio potencial dos cimentos utilizados na pesquisa.

260

Tabela A.2 - Propriedades fsicas dos cimentos utilizados na pesquisa. 261 Tabela A.3 - Composio granulomtrica do agregado mido. 263 Tabela A.4 - Composio granulomtrica do agregado grado (brita 0). 266 Tabela A.5 - Composio granulomtrica do agregado grado (brita 1). 266 Tabela A.6 - Composio granulomtrica do agregado grado (brita 2). 267

xvii

Tabela A.7 - Massa unitria, massa especfica, absoro, teor de materiais pulverulentos, nmero de angulosidade e ndice de forma (agregados grados).

267

Tabela A.8 - Composio qumica e perda ao fogo da SFS empregada na pesquisa.

269

Tabela B.1 - Massa especfica e consumo de materiais para microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

270

Tabela B.2 - Massa especfica e consumo de materiais para microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

271

Tabela B.3 - Tempos de incio e fim de pega das pastas de cimento que compem os microconcretos de alto desempenho (em [min]).

271

Tabela B.4 - Resistncia compresso, resistncia trao e mdulo de elasticidade dos microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

271

Tabela B.5 - Resistncia compresso, resistncia trao e mdulo de elasticidade dos microconcretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

272

Tabela B.6 - Massa especfica e consumo de materiais para concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

273

Tabela B.7 - Massa especfica e consumo de materiais para concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

273

Tabela B.8 - Tempos de incio e fim de pega das pastas de cimento que compem os concretos de alto desempenho (em [min]).

273

Tabela B.9 - Resistncia compresso, resistncia trao e mdulo de elasticidade dos concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI Plus.

274

Tabela B.10 - Resistncia compresso, resistncia trao e mdulo de elasticidade dos concretos de alto desempenho produzidos com CPV ARI RS.

274

Tabela C.1 - Tempos de escoamento determinados a partir do ensaio de cone de Marsh para as pastas de cimento incorporadas com slica ativa.

275

Tabela C.2 - Dimetros das pastas de cimento abatidas, com e sem a adio de slica ativa, determinados atravs do ensaio de miniabatimento.

276

Tabela D.1 - Valores dos abatimentos de tronco de cone e dos tempos de abatimento parcial determinados atravs do ensaio de abatimento de tronco modificado para os MCAD.

276

Tabela D.2 - Valores dos abatimentos de tronco de cone e dos tempos de abatimento parcial determinados atravs do ensaio de abatimento de tronco modificado para os CAD.

277

Tabela D.3 - Resumo dos coeficientes de ajuste dos modelos reolgicos considerados.

290

xix

LLIISSTTAA DDEE SSMMBBOOLLOOSS EE AABBRREEVVIIAATTUURRAASS - Tenso de cisalhamento o Tenso de escoamento - Viscosidade plstica - Taxa de cisalhamento - Teor ideal de argamassa a/agl Relao gua/aglomerante

a/c Relao gua/cimento

Aft Etringita

AFm Monossulfoaluminato de clcio hidratado

ASTM American Society for Testing and Materials

B.E.T. Brunauer-Emmett-Teller

BS British Standards

Ca(OH)2 Hidrxido de clcio

C2S Silicato diclcico

C3A Aluminato triclcico

C3S Silicato triclcico

C4AF Ferroaluminato tetraclcico

CAA Concreto auto-adensvel

CAD Concreto de alto desempenho

CAR Concreto de alta resistncia

CPV ARI Plus Cimento Portland de alta resistncia inicial

CPV ARI RS Cimento Portland de alta resistncia inicial e resistente a sulfatos

C-S-H Silicato de clcio hidratado

Dmx Dimenso mxima caracterstica do agregado

DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

g Torque de escoamento

h Viscosidade de torque

MCAD Microconcreto de alto desempenho

NBR Norma Brasileira Registrada

NM Norma Mercosul

PS Ponto de saturao do aditivo superplastificante

RPM Rotaes por minuto

RPS Rotaes por segundo

SFS Slica ativa de ferro-silcio ou silcio metlico

SP Aditivo superplastificante

xxi

RREESSUUMMOO CASTRO, A. L. Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho. Tese (Doutorado) em Cincia e Engenharia de Materiais, Universidade de So Paulo. So Carlos/SP, 2007. Do ponto de vista reolgico, o concreto fresco flui como um lquido. Sendo assim, o seu

comportamento no estado fresco deve ser estudado a partir dos conceitos da reologia,

cincia voltada para o estudo das deformaes e escoamento de um fluido sob a influncia

de tenses. As estruturas bem planejadas, dependendo do processo adotado para sua

confeco, so executadas em tempo muito pequeno aps a mistura dos materiais que iro

constituir os concretos. Assim, a trabalhabilidade do concreto um parmetro importante a

ser estudado, tanto por facilitar o lanamento do material quanto pelas decises

relacionadas com a forma desse lanamento. Tradicionalmente, a trabalhabilidade do

concreto est associada sua consistncia, expressa em termos de abatimento obtido no

ensaio de tronco de cone, que, apesar de ser um mtodo de ensaio bastante utilizado, no

a quantifica totalmente. Isto porque o concreto se comporta como um fluido binghamiano,

sendo, ento, caracterizado por dois parmetros reolgicos: a tenso de escoamento e a

viscosidade plstica. Assim, o presente trabalho determina alguns parmetros de medida, a

partir de conceitos reolgicos, para a verificao do comportamento de alguns tipos de

concreto de alto desempenho no estado fresco, com adio de slica ativa. Para isso, foram

usados tanto os mtodos de ensaios tradicionais ensaio de abatimento de tronco de cone

e consistmetro de Ve-Be quanto equipamentos mais modernos remetro. Uma

modificao do ensaio de abatimento tradicional tambm foi usada como uma tentativa de

simplificar a determinao dos parmetros reolgicos que caracterizam o comportamento

dos concretos frescos. A capacidade dos concretos escoarem sob influncia do seu peso

prprio foi avaliada atravs do ensaio da caixa L. A identificao da natureza reolgica dos

concretos foi feita com o auxlio de um remetro. A trabalhabilidade dos concretos foi

avaliada a partir dos mtodos de ensaio que medem os dois parmetros reolgicos e sua

perda ao longo do tempo foi associada evoluo dos parmetros medidos. Apesar de

terem sido classificadas como misturas fluidas, nenhum concreto apresentou escoamento

suficiente que o caracterizasse como um material auto-adensvel, porm apresentou bom

escoamento sob a energia de um vibrador. A natureza reolgica dos concretos foi

identificada como sendo realmente semelhante a um fluido binghamiano. A trabalhabilidade,

bem como sua perda ao longo do tempo, foram associadas evoluo dos parmetros

reolgicos: observou-se um aumento da tenso de escoamento (ou torque de escoamento),

enquanto a viscosidade plstica (ou viscosidade de torque) permaneceu praticamente

constante durante os 60 minutos em que o comportamento foi acompanhado. Conclui-se

que para a trabalhabilidade dos CAD, h inmeros outros fatores importantes a serem

considerados no prosseguimento da pesquisa, os quais devero levar em conta parmetros

associados produo, ao transporte e ao lanamento do material.

xxiii

AABBSSTTRRAACCTT CASTRO, A. L. The application of rheological concepts on the high performance concretes technology. Ph.D. Thesis Cincia e Engenharia de Materiais, Universidade de So Paulo. So Carlos/SP, 2007.

From the rheological point of view, the fresh concrete flows as a liquid. In such case, its fresh

behavior should be studied from the concepts of rheology, the science which concerns the

study of deformation and flow of a fluid under stress influence. The well designed structures,

depending on the process considered in their production, are performed in a very short time

after the mixture of the materials that will constitute the concretes. Thus, the concrete

workability is an important parameter to be studied, even for facilitating the material

placement and for the decisions related with the method of this process. Traditionally, the

concrete workability is associated to its consistency, expressed in terms of the slump value

measured by the slump test that, in spite of being a quite used test, does not quantify it

totally. It happens because the concrete behaves as a Bingham fluid, being described by two

rheological parameters: the yield stress and the plastic viscosity. Thus, the present research

determines some measure parameters from rheological concepts to verify the behavior of

some types of fresh high performance concrete (with silica fume addition). For this, both

traditional test methods slump test and Vebe consistometer and more recent equipments

rheometer were used. A modification of the traditional slump test was also used as an

attempt to simplify the determination of the rheological parameters that describe the fresh

concretes behaviors. The capacity of the concretes flow under the influence of their own

weight was evaluated by the L-box test. The identification of the concretes rheological

behavior was made with a rheometer. The concretes workability was evaluated from test

methods that measure the two rheological parameters and its loss over time was associated

to the evolution of the measured parameters. In spite of being classified as fluid mixtures,

none of the concretes presented enough flow to describe it as a self-compacting material;

however they presented a good flow under vibration energy. The concrete rheological

behavior was identified as being similar to a Bingham fluid. The workability, as its loss over

time, was associated to the evolution of the rheological parameters: an increase of the yield

stress (or flow resistance) was observed, while the plastic viscosity (or torque viscosity)

stayed practically constant during the 60 minutes in which the behavior was followed. It is

concluded that for the high performance concretes workability, there are other several

important factors to be considered in the research pursuit, which should consider the

parameters associated to the materials production, transport and placement.

Aplicao de conceitos reolgicos na tecnologia dos concretos de alto desempenho

CCAAPPTTUULLOO 11 IINNTTRROODDUUOO

A utilizao do concreto de alto desempenho (CAD) iniciou-se no exterior nos

anos 70. No Brasil, a slica ativa s foi introduzida em 1984, sendo a primeira

utilizao registrada em 1985 (EESC-USP). Desde ento, seu uso vem se

multiplicando. Esse aumento na aplicao de concretos especiais em obras da

construo civil se d pela procura de concretos durveis que prolongam a vida til

das estruturas e, conseqentemente, reduzem os custos com manuteno.

O concreto considerado um material composto, tendo como componentes

principais o cimento, os agregados mido e grado e a gua. No caso do CAD,

aditivos qumicos e adies minerais ou no so incorporados mistura

tradicional para que a obteno de uma variedade de propriedades e

caractersticas melhoradas seja possvel.

Em termos reolgicos, o concreto pode ser entendido como uma

concentrao de partculas slidas em suspenso (agregados) em um lquido

viscoso (pasta de cimento). A pasta de cimento, por sua vez, no se configura

como um lquido homogneo, sendo composta por partculas (gros de cimento) e

um lquido (gua). De um ponto de vista macroscpico, diz-se que o concreto flui

como um lquido (FERRARIS, 1996; 1999).

Assim, sendo o concreto um lquido, para se estudar o seu comportamento

deformao no estado fresco, parece muito adequado buscar os conceitos da

reologia, cincia voltada para o estudo da deformao e escoamento de um fluido

sob a influncia de tenses.

Desde que Powers e Wiler introduziram seu plasticizmetro em 1941,

diversas tentativas tm sido feitas para se aplicar uma aproximao mais

fundamental ao estudo das propriedades do concreto fresco. Porm, a maioria

dessas tentativas resultou apenas em prottipos de equipamentos. Os mtodos

mais comumente utilizados so baseados em mtodos de ensaio empricos, como

Captulo 1 - Introduo


2

o ensaio de abatimento de tronco de cone introduzido por Abrams em 1918. Um

grande avano na avaliao da trabalhabilidade do concreto foi obtido em 1973,

quando Tattersall introduziu o ensaio de dois pontos da trabalhabilidade. Esse

equipamento, que esteve comercialmente disponvel por mais de uma dcada, est

bem documentado na literatura (WALLEVIK & GJRV, 1990b). Desde ento, a investigao do comportamento reolgico do concreto fresco tem ocorrido

continuamente.

Nos ltimos anos, a reologia do concreto fresco tem sido estudada com

determinaes que variam entre mtodos de ensaio simples e prticos, como o

ensaio de abatimento de tronco de cone, at equipamentos mais sofisticados que

determinam as curvas de cisalhamento do material, como os remetros. Porm,

ainda no muito comum o uso dessa cincia para se estudar as propriedades de

escoamento do concreto fresco.

A dificuldade da aplicao de medidas reolgicas em concreto est

relacionada com as grandes partculas de agregado grado que compe a mistura,

que impossibilitam o uso de remetros tradicionais, tais como o viscosmetro capilar

ou o viscosmetro cilndrico. Porm, equipamentos com dimenses suficientemente

grandes tm sido construdos, possibilitando a construo das curvas de

cisalhamento desses materiais.

Como o concreto fresco um material extremamente heterogneo, com

descontinuidades mecnicas internas extremas, a considerao de um meio

contnuo torna-se inaceitvel. Assim, as curvas de cisalhamento tm sido plotadas

dando o torque como uma funo da velocidade de rotao. Como o torque um

valor mecnico dependente do material estudado e da geometria do equipamento

utilizado no estudo, qualquer modelao matemtica elaborada para transformar

esse parmetro em tenso se torna sem sentido. O mesmo se aplica se a tentativa

for feita para a obteno da taxa de cisalhamento a partir da velocidade de rotao

(LEGRAND, 1994).

Assim, a dificuldade apresentada pelo estudo reolgico pode ser verificada,

mas qualquer tentativa em mascarar o nvel de complexidade introduzido pela

considerao da heterogeneidade ao longo do desenvolvimento das determinaes

globais em concreto destituda de qualquer significado prtico.

Porm, isso no significa dizer que tal aproximao intil (LEGRAND,

1994). Em termos prticos, essa aproximao leva aos ensaios de trabalhabilidade

que constituem a nica maneira de obteno de dados essenciais sobre a

capacidade do material apresentar o desempenho esperado, de maneira simples e



3

direta. importante no buscar obter caractersticas reolgicas globais e

intrnsecas por meio desses ensaios e deve-se manter em mente que os resultados

obtidos dependero do material estudado, da geometria do equipamento utilizado e

das condies de ensaio adotadas.

No entanto, a simples considerao de que a trabalhabilidade seja o nico

parmetro importante deve ser visto com cautela. As dificuldades passam pelas

consideraes que envolvem desde os prprios materiais j na fabricao de

concretos grande variabilidade da matria-prima (retirada de regies variadas

dentro das prprias jazidas), disponibilidade e forma de estocagem desses

materiais at a correo de suas partes na escala do processo industrial

envolvido, nos equipamentos de mistura, nas consideraes de transporte,

redosagem, lanamento e adensamento do material. Dessa forma, entende-se a

trabalhabilidade final, que seria a caracterstica ltima do concreto a ser lanado em

moldes, como uma suplantao de problemticas envolvidas at esse estgio.

Assim, ao projetar um bom mtodo de ensaio para a avaliao da

trabalhabilidade, deve-se considerar a caracterizao do concreto sob condies

bem prximas das condies que seriam ideais de lanamento e medir parmetros

que estejam ligados com a qualidade do material.

O presente trabalho apresenta um estudo sobre a trabalhabilidade de

concretos de alto desempenho a partir de conceitos reolgicos. Para isso, foram

usados tanto os mtodos de ensaio tradicionais ensaio de abatimento de tronco

de cone e consistmetro de Ve-Be quanto equipamentos mais modernos

remetro. Uma modificao do ensaio de abatimento tradicional tambm foi usada

como uma tentativa de simplificar a determinao dos parmetros reolgicos que

caracterizam o comportamento dos concretos frescos.

Consideram-se tempos de 30 e 60 minutos como aqueles mximos que

estariam envolvidos desde a produo at o lanamento de concretos em obras

efetivamente planejadas, verificando-se os diversos parmetros envolvidos nesse

planejamento.

Como a trabalhabilidade de uma mistura de concreto pode ser influenciada

por diversos fatores, alguns desses fatores foram considerados na pesquisa: os

materiais constituintes da mistura (tipo de cimento, dimenso mxima caracterstica

do agregado grado e a incorporao de adies qumica e mineral) e o

procedimento de mistura empregado na produo das mesmas.



4

A natureza reolgica dos concretos foi identificada como sendo semelhante a

um fluido binghamiano[1.1]. Com isso, duas constantes reolgicas so necessrias

para a caracterizao do comportamento do material no estado fresco: tenso de

escoamento e viscosidade plstica, ou ainda, em unidades de torque, torque de

escoamento e viscosidade de torque.

A trabalhabilidade, bem como sua perda ao longo do tempo, foram

associadas evoluo dos parmetros reolgicos que caracterizam o

comportamento das misturas no estado fresco: observou-se um aumento da tenso

de escoamento (ou torque de escoamento), enquanto a viscosidade plstica (ou

viscosidade de torque) permaneceu praticamente constante durante os 60 minutos

em que o comportamento foi acompanhado.

Tambm foram estudadas correlaes entre os vrios parmetros medidos,

como uma tentativa de associar os diversos mtodos de ensaio usados na

avaliao da trabalhabilidade dos concretos. Observou-se que a tenso de

escoamento e o torque de escoamento apresentaram uma boa correlao com o

abatimento, porm para a viscosidade plstica e para a viscosidade de torque a

correlao com o abatimento no foi to boa assim (menores coeficientes de

correlao), mostrando que o abatimento mais sensvel tenso de escoamento

ou torque de escoamento do que viscosidade plstica ou viscosidade de torque.

Os parmetros medidos pelos mtodos de ensaio que determinam os dois

parmetros reolgicos que caracterizam o comportamento do concreto fresco

ensaio de abatimento de tronco de cone modificado e remetro mostram boas

correlaes tanto entre a tenso de escoamento e o torque de escoamento quanto

entre a viscosidade plstica e a viscosidade de torque.

1.1 Importncia e justificativa do estudo

O comportamento de misturas de alto desempenho no estado fresco sempre

crtico para a execuo de uma construo com sucesso e um desempenho

satisfatrio do material a longo prazo. Porm, as informaes sobre a

trabalhabilidade dessas misturas tendem a ser dispersas em publicaes sobre o

material no estado endurecido. Tais fontes geralmente mencionam o mtodo de

produo para um tipo de concreto em particular, mas os parmetros relacionados

[1.1] Fluidos binghamianos ou plsticos fluidos que se comportam como um slido at que uma tenso mnima seja excedida; em seguida, a relao entre a tenso de cisalhamento e a taxa de cisalhamento torna-se linear.



5

com a trabalhabilidade do material so escolhidos arbitrariamente e raramente so

investigados (BARTOS, 1994).

Por um processo contnuo no qual o custo da mo-de-obra tem aumentado

com relao ao custo dos materiais, existe uma tendncia em considerar os

materiais agrupados como uma suspenso concentrada e no como um

empacotamento granular (De LARRARD et al., 1994). Assim, dada a diversidade

dos concretos existentes na atualidade, especialmente importante caracterizar

suas propriedades de trabalhabilidade a fim de se determinar corretamente os

materiais constituintes da mistura e os mtodos de lanamento do material.

Omitindo-se a evoluo do comportamento das pastas de cimento, relacionado

com a atividade qumica inicial do cimento na presena de gua, esses materiais

so caracterizados por um comportamento binghamiano e, mais particularmente,

pseudoplstico ou dilatante dependendo da concentrao de cimento na mistura. A

tenso de escoamento explicada pela floculao entre as partculas, sobre a qual

possvel agir tanto pela incorporao de aditivos superplastificantes quanto pela

aplicao de uma fora vibratria. As pastas de cimento tambm exibem alguma

tixotropia e sua estrutura geralmente modificada pelo fenmeno da exsudao

(De LARRARD et al., 1994). O comportamento das pastas de cimento exibe um

grau de complexidade que normal em reologia e, dessa maneira, no resistente

descrio cientfica.

O mesmo no verdade para o concreto, pelo menos por duas razes: a

instabilidade intrnseca do material durante o escoamento e os efeitos de

aglomerao relacionados com a dimenso limitada da parte de concreto (efeito

parede) (De LARRARD et al., 1994). A fim de descrever o comportamento reolgico

do concreto fresco, necessrio ter certeza se o teor de ar incorporado no muda

significativamente medida que o concreto escoa e se a amostra permanece

suficientemente homognea.

De qualquer maneira, a caracterizao reolgica do concreto tem muitas

aplicaes que podem interessar na estimativa das seguintes caractersticas:

energia de mistura; capacidade de bombeamento do concreto e a taxa de

escoamento esperada com relao s instalaes e s presses de trabalho;

velocidade de escoamento do material sob o efeito da gravidade; velocidade de

escoamento sob o efeito combinado da gravidade e da vibrao; intervalo de tempo

durante o qual o concreto pode ser lanado; inclinao mxima da superfcie livre

no concreto fresco alm da qual problemas de estabilidade podem aparecer;



6

qualidade da superfcie do concreto aps a remoo da frma, ligada ao

aparecimento de bolhas de ar no material fresco etc.

Dessa forma, o presente trabalho assume uma grande importncia na anlise

do comportamento de concretos de alto desempenho no estado fresco, pois

apresentar os conhecimentos adquiridos de maneira a viabilizar a mistura, o

transporte e o lanamento, em funo da sazonalidade regional. A metodologia a

ser estabelecida poder ser facilmente adaptada para as outras regies.

1.2 Objetivos

O presente trabalho tem como objetivo geral apresentar os principais

conceitos relacionados reologia no que diz respeito sua definio, medio

dos parmetros reolgicos e aplicao s misturas de alto desempenho,

comparando-os com situaes reais.

De maneira mais especfica, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a

trabalhabilidade de concretos de alto desempenho a partir de conceitos reolgicos.

Com isso, a influncia de alguns fatores pode ser observada com uma maior

preciso.

Para isso, pretende-se determinar o melhor comportamento para as misturas

de alto desempenho, ou seja, a mistura que apresenta a menor perda da sua

trabalhabilidade ao longo do tempo. A trabalhabilidade ser associada aos

parmetros medidos em cada mtodo de ensaio, enquanto sua perda ao longo do

tempo ser associada com a evoluo dos parmetros medidos (aumento ou

reduo).

Sero consideradas as influncias do tipo de cimento, dimenso mxima

caracterstica do agregado, incorporao de adies qumicas e minerais, alm do

procedimento de mistura empregado na produo dos concretos.

Com a utilizao de um remetro, pretende-se identificar a natureza reolgica

das misturas de alto desempenho e, com isso, verificar se o concreto realmente se

comportava como um fluido binghamiano como amplamente estabelecido na

literatura ou se algum outro comportamento poderia encontrado para as misturas

de concreto produzidas, por exemplo, com os materiais disponveis na regio de

So Carlos/SP.

Como diversos mtodos de ensaio sero utilizados para a avaliao do

comportamento de concretos no estado fresco, pretende-se estudar correlaes

entre os parmetros medidos como uma tentativa de facilitar o estudo reolgico



7

dessas misturas, uma vez que a utilizao do remetro no comum na prtica das

construes.

1.3 Organizao do trabalho

O trabalho apresentado nessa tese est estruturado em 8 captulos. Neste

primeiro captulo, uma breve introduo sobre o assunto estudado apresentada,

bem como a importncia e justificativa da presente pesquisa e os objetivos a serem

alcanados.

O segundo captulo aborda uma reviso dos principais aspectos relacionados

com o concreto de alto desempenho: definio, histrico e aplicaes desse

material e os materiais que o compe.

O terceiro captulo apresenta os principais conceitos relacionados com a

reologia: sua definio e conceitos de tenso, deformao e viscosidade. Neste

captulo tambm so apresentados os tipos de fluidos existentes e as

caractersticas de cada um deles.

Como o comportamento do concreto no estado fresco est relacionado com

sua trabalhabilidade, a definio, os mtodos de avaliao e os fatores que

influenciam essa propriedade do material so apresentados no captulo quatro.

O captulo cinco apresenta a reviso bibliogrfica sobre a reologia do

concreto fresco. Os pontos abordados incluem a classificao reolgica do material

com detalhamento dos parmetros que caracterizam esse comportamento os

fatores que influenciam sua reologia e os mtodos de ensaio empregados na

avaliao do comportamento do material.

O procedimento experimental adotado na pesquisa apresentado no captulo

seis.

No captulo sete, so apresentados os resultados obtidos e as discusses do

estudo experimental realizado. As concluses do estudo, bem como as sugestes

para futuras pesquisas so apresentadas no captulo oito.

Na seqncia, anexo a este trabalho, so apresentados os dados

complementares para a elaborao da pesquisa. Esses dados incluem a

caracterizao dos materiais constituintes das misturas, as caractersticas das

misturas estudadas (consumo de materiais, caractersticas mecnicas e tempos de

incio e fim de pega da pasta que as constituem) e os resultados de ensaios com o

remetro que auxiliaram no desenvolvimento do estudo experimental.



8

Por ltimo, as referncias bibliogrficas consultadas para a elaborao do

trabalho so apresentadas.


CCAAPPTTUULLOO 22 CCOONNCCRREETTOO DDEE AALLTTOO DDEESSEEMMPPEENNHHOO

2.1 Definio

Segundo Atcin (2000), um concreto de alto desempenho (CAD)

essencialmente um concreto que apresenta uma relao gua/aglomerante baixa.

O valor de 0,40 sugerido como limite entre um concreto convencional e um de alto

desempenho. Apesar de ser um valor arbitrrio, adota-o como limite ao considerar

muito difcil, se no impossvel, trabalhar e lanar um concreto com relao

gua/aglomerante menor ou igual a 0,40 produzido com o cimento Portland comum

encontrado no mercado e sem o uso de aditivos superplastificantes. Alm disso,

esse valor se aproxima do valor terico que garante a completa hidratao do

cimento proposto por Powers (1968).

Ao aceitar esta definio, uma pequena variao da relao

gua/aglomerante torna-se possvel. Porm, medida que essa relao se afasta

significantemente de 0,40, os concretos convencionais e os de alto desempenho

no apresentam apenas uma diferena quanto resistncia mecnica, mas

tambm em relao microestrutura.

A expresso "relao gua/aglomerante comeou a ser usada na Europa e

corresponde expresso francesa rapport eau/liant, traduzida como a relao

gua/materiais cimentcios. Nesta definio, o termo aglomerante representa

qualquer material finamente modo com finura menor ou igual a do cimento

usado na mistura de concreto.

A relao gua/aglomerante no dispensa o clculo da relao gua/cimento

(a/c); ela apenas a substitui, uma vez que o CAD produzido com um cimento

moderno que pode conter pequenas quantidades de adies minerais. Alm disso,

o uso de materiais cimentcios suplementares tornou-se uma prtica comum, de

maneira que os cimentos modernos incorporam cinzas volantes, escrias de alto-

Captulo 2 Concreto de alto desempenho


10

forno, pozolanas, slica ativa, fler calcrio etc., dando ao conjunto o nome de

"cimento composto".

A relao gua/cimento muito importante durante a pega e o endurecimento

inicial do concreto, pois a maioria dos materiais cimentcios suplementares

incorporados mistura so bem menos reativos que o cimento. Essa importncia

est relacionada com a resistncia inicial e a permeabilidade do concreto em

endurecimento, que so quase que inteiramente funo das ligaes criadas pela

hidratao inicial do cimento contido no aglomerante. Assim, do ponto de vista

tecnolgico, as duas relaes devem ser calculadas.

O conceito de CAD bastante variado. Diversas definies vm sendo

apresentadas desde que esse material foi proposto e variam de acordo com cada

pas ou centro de pesquisa. No grupo de pesquisa junto ao qual a presente

pesquisa foi desenvolvida, a definio empregada dada por Liborio (2002):

material cientificamente produzido, que atende as expectativas do cliente do ponto

de vista estrutural, da esttica, de durabilidade frente ao meio ambiente atual e

futuro, para fins pr-determinados. Deve ser econmico (custo/benefcio) e propiciar

vantagens frente a outras alternativas tecnolgicas. Essa ltima observao feita

a fim de se evitar a panacia.

Assim, o que necessrio em todos os lugares um concreto la carte, isto

, uma mistura que alcance uma ampla lista de exigncias usando materiais locais

a um custo mnimo (De LARRARD & SEDRAN, 2002), relacionando a idia de se

fazer um CAD com um concreto durvel, com a satisfao do usurio e com o

seguro de vida da empresa.

2.2 Histrico

A utilizao do CAD, mais precisamente do concreto de alta resistncia

(CAR), se deu no incio dos anos 60, na cidade de Chicago, Estados Unidos,

quando pequenas quantidades desse concreto foram usadas em estruturas

importantes que estavam sendo construdas: uma ou duas colunas principais da

edificao eram executadas com o concreto experimental, isto , com concreto de

resistncia compresso de 10 MPa a 15 MPa maiores que do concreto at ento

utilizado. Usando esse estratagema, triplicou-se a resistncia compresso dos

concretos usados nos edifcios da cidade de Chicago devagar e progressivamente

durante dez anos, aumentando a resistncia de 15MPa/20MPa para 45MPa/60MPa

(ATCIN, 2000).



11

Ao atingir 60 MPa, uma barreira tcnica foi encontrada e ela s poderia ser

ultrapassada com a utilizao de novos materiais. Porm, no incio dos anos 70 era

impossvel venc-la, uma vez que os aditivos existentes na poca no eram

capazes de reduzir ainda mais a relao gua/aglomerante.

Durante os anos 80, as dosagens dos aditivos qumicos utilizados foram

aumentadas aos poucos, at que se percebeu que eles poderiam ser usados como

excelentes redutores de gua, sem que nenhum retardamento significativo da pega

pudesse ocorrer e sem que fosse incorporado ar em quantidades excessivas ao

concreto.

Nessa poca, a relao gua/aglomerante de 0,30 era considerada uma

barreira psicolgica, ou seja, esse valor correspondia relao gua/aglomerante

mnima adequada hidratao do cimento usado na mistura. Entretanto, com uma

seleo cuidadosa do cimento e do aditivo permitiu-se, inicialmente, a reduo

dessa relao para 0,30, depois para 0,27, 0,25, e por fim 0,23, a qual permitiu

obter um concreto com resistncia compresso de 130 MPa [GODFREY (1987)

apud ATCIN (2000)][2.1].

Atualmente, a aceitao e o uso do CAD esto crescendo em todo o mundo,

porm sua utilizao corresponde a uma porcentagem muito baixa no mercado do

concreto. Dentre os pases que lanaram importantes programas de pesquisa

especficos sobre esse material no final da dcada de 80 esto os Estados Unidos,

Noruega, Canad, Frana, Sua, Austrlia, Japo, Coria, China e Taiwan.

A fabricao e a utilizao do CAD no so mais um desafio, pois j existem

muitas informaes disponveis em seminrios, simpsios, cursos de curta durao

e artigos publicados em diversos jornais e revistas especializados.

2.3 Aplicaes

A utilizao de concretos especiais iniciou-se no exterior durante os anos 70,

quando a resistncia compresso dos concretos usados nos pilares de alguns

edifcios era maior do que a dos concretos comumente usados na construo

concreto de alta resistncia. Com a incorporao de novos aditivos

(superplastificantes SP), descobriu-se que era possvel obter outras

caractersticas melhoradas e, assim, a expresso concreto de alto desempenho

passou a ser mais utilizada.

[2.1] GODFREY, K. A. Jr. Concrete strength record jumps 36%. Civil Engineering, v. 10, n. 57, p. 84-86, Oct. 1987 apud ATCIN, P. C. Concreto de alto desempenho. Traduo Geraldo G. Serra. So Paulo; PINI, 2000. 667p.



12

No Brasil, essa questo comeou a ser tratada em 1985, ocasio em que

foram produzidos os primeiros elementos estruturais de alto desempenho (pilares,

vigas e lajes) para a ento CDH Companhia de Desenvolvimento Habitacional,

atual CDHU Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano (LIBORIO,

1985). Isso foi possvel pela introduo da ento microsslica no pas pelo Eng.

Epaminondas Melo do Amaral Filho em 1984. Desde ento, o uso do CAD vem se multiplicando em todo o mundo. Esse

aumento na aplicao em obras de construo civil se d pela procura por

concretos mais durveis que prolongam a vida til e, conseqentemente, reduzem

os custos com manuteno das estruturas.

O CAD transforma o concreto convencional em um material com melhor

desempenho, o que permite aos projetistas usarem-no eficientemente em

estruturas cada vez mais esbeltas. Os arquitetos o utilizam em edifcios altos com a

inteno de projetar lajes menos espessas e colunas esbeltas, alm de ser

esteticamente mais interessante. O gosto dos empreiteiros pelo seu uso deve-se

desmoldagem mais rpida dos elementos estruturais.

Segundo Atcin (2000), o CAD mantm a versatilidade do concreto

convencional, porm sua resistncia e durabilidade se assemelham a uma rocha

natural que, nesse caso, pode ser facilmente modelada, reforada com barras de

ao protendidas ou ps-tensionadas com cabos ou misturada com todos os tipos de

fibras.

Nas aplicaes que envolvem o sucesso do CAD citam-se diversas obras

internacionais, tais como a plataforma submarina Gullfaks (Noruega 1971), o

edifcio Water Tower Place (Chicago/EUA 1976), a Confederation Bridge entre

Prince Edward Island e New Brunswick (Canad 1997), o edifcio Petronas

Towers (Kuala Lampur/Malsia 1998), o edifcio Taipei 101 (Taipei/Taiwan

2004) etc. No Brasil, na cidade de So Paulo, o edifcio e-Tower, considerado um

recorde em concreto colorido de alto desempenho (resistncia compresso de

125 MPa e relao gua/cimento de 0,19 HELENE, 2003), foi concludo em 2005.



13

Figura 2.1

Edifcio Water Tower Place[2.2].

Figura 2.2 Edifcio Petronas Towers[2.3].

Figura 2.3 Edifcio Taipei 101[2.4].

Figura 2.4 Edifcio e-Tower[2.5].

Figura 2.5 Plataforma Gullfaks[2.6]. Figura 2.6 Confederation Bridge[2.7].

Os critrios para a deciso da utilizao de um determinado material

estrutural esto relacionados com a tipologia estrutural, a funo, a localizao e as

consideraes econmicas locais, dentre outros, aps serem considerados os prs

e os contras de cada alternativa possvel. Nos projetos citados anteriormente,

diferentes fatores foram considerados, incluindo a resistncia compresso, que

tem interferido no uso do CAD por razes econmicas.

2.4 Materiais constituintes

Os componentes de um CAD no so apenas os quatro materiais bsicos

que compem um concreto convencional cimento, gua, areia e agregado

grado. Para se alcanar as caractersticas mecnicas, a durabilidade e as

propriedades reolgicas desejadas, aditivos superplastificantes, slica ativa ou flers

[2.2] Fonte: http://www.emporis.com/en/il/im/?id=200730. Acesso em 08/10/2006. [2.3] Fonte: http://www.emporis.com/en/il/im/?id=489518. Acesso em 08/10/2006. [2.4] Fonte: http://www.emporis.com/en/il/im/?id=387936. Acesso em 08/10/2006. [2.5] Fonte: http://www.emporis.com/en/il/im/?id=436177. Acesso em 08/10/2006. [2.6] Fonte: http://www.noruega.cl/business/oil/oilproduction.htm. Acesso em 08/10/2006. [2.7] Fonte: http://www.confederationbridge.com/en/media_gallery/photo_gallery.php. Acesso em 08/10/2006.



14

so utilizados para o controle da densidade de empacotamento desses concretos

(CHOPIN, De LARRARD & CAZACLIU, 2004).

2.4.1 Cimento

Segundo a norma brasileira NBR 5732/91, o cimento Portland comum

definido como o aglomerante hidrulico obtido pela moagem de clnquer ao qual se

adiciona, durante a operao, a quantidade necessria de uma ou mais formas de

sulfato de clcio. A norma tambm permite que materiais pozolnicos, escrias de

alto-forno e/ou materiais carbonticos sejam incorporados em quantidades

limitadas, dando origem aos cimentos compostos.

Porm, hoje em dia, existe a possibilidade de se produzir novos cimentos a

partir de um material fornecido por uma fbrica de cimento. Assim, possvel obter

um novo cimento com caractersticas especficas para uma determinada utilizao.

O novo aglomerante hidrulico poder ser constitudo com partes de materiais

como o clnquer (C3S, C2S, C3A e C4AF), gipsita (controlador de pega), escria de

alto-forno, cinzas volantes, slica ativa de ferro-silcio ou silcio metlico, cinza e

slica extradas da casca de arroz, metacaulinitas, terras diatomceas, argilas

calcinadas, ps de concreto reciclado, cermica moda, vidros, microfibras, fler

calcrio etc. (LIBORIO et al., 2005). Assim, inicialmente, as caractersticas

desejadas para o concreto devero ser estabelecidas para, ento, escolher os

materiais que iro compor o aglomerante hidrulico.

Atualmente, os concretos produzidos com os cimentos comerciais permitem

estabele

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