TEMA: Estrutura Interna
1 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
ESTRUTURA INTERNA DO CONCRETO
PROF. JOSÉ FREITAS E PROF. MARCELO MEDEIROS
TEMA: Estrutura Interna
2 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
• Estrutura Heterogênea
• Complexa
• Composição depende de Inúmeros Fatores
Concreto
A ESTRUTURA DO CONCRETO
Micro
Estrutura Macro
Estrutura
TEMA: Estrutura Interna
3 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Resistência
Deformações
Durabilidade Densidade e
compacidade
Fatores
externos e
agentes
agressivos
Estrutura
interna permeabilidade
.....
A ESTRUTURA DO CONCRETO
TEMA: Estrutura Interna
4 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
• Agregados
• Pasta
• Macro-poros
Macro
Estrutura
A ESTRUTURA DO CONCRETO
TEMA: Estrutura Interna
5 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Micro
Estrutura
• Agregados
• Pasta
• Água
• Micro-poros
• Zona de Transição
A ESTRUTURA DO CONCRETO
TEMA: Estrutura Interna
6 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
A ESTRUTURA DO CONCRETO
Macro-poros Micro-poros
> 50 nm < 50 nm
• Resistência
• Permeabilidade • Retração p/ secagem
• Fluência
TEMA: Estrutura Interna
7 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Zona de Transição = ± 1/20 mm
A ESTRUTURA DO CONCRETO
Zona de
Transição
TEMA: Estrutura Interna
8 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Microestrutura
Estudo através de microscopia ótica e eletrônica
Microscópio Eletrônico de Varredura MEV
A ESTRUTURA DO CONCRETO
TEMA: Estrutura Interna
9 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
(Leica)
A ESTRUTURA DO CONCRETO
TEMA: Estrutura Interna
10 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Aumentos de até 900.000 x
Imagens tridimensionais
A ESTRUTURA DO CONCRETO
TEMA: Estrutura Interna
11 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
A ESTRUTURA DO CONCRETO
Microscópio Eletrônico de Varredura MEV
EDS - Espetroscopia por Energia
Dispersiva por feixes de raios X
Permite identificar qualitativa e
quantitativamente a composição
de uma região da amostra
TEMA: Estrutura Interna
12 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Auxiliar na previsão e otimização das propriedades
físicas e mecânicas do concreto;
Prevenir manifestações patológicas nas estruturas;
Ferramenta para análise de manifestações
patológicas;
“Contribuir” para a durabilidade das estruturas;
MICRO-ESTRUTURA: IMPORTÂNCIA DO ESTUDO
TEMA: Estrutura Interna
13 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Ferramenta de análise da durabilidade do concreto;
Permite entender o comportamento do concreto;
Desenvolvimento de novos aditivos, adições e suas
conseqüências;
Ensaio não-destrutivo eficiente.
MICRO-ESTRUTURA: IMPORTÂNCIA DO ESTUDO
TEMA: Estrutura Interna
14 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Características físicas:
- Ocupam 80 a 90 % do volume
- Determinam: E - módulo de elasticidade
Condutibilidade térmica
FASE AGREGADO
TEMA: Estrutura Interna
15 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Efeitos da geometria dos grãos:
Porosidade: absorvem água - altera a/c e ZT
Pode faltar água na região de aderência do agregado com a pasta
Agregados leves - argila
expandida, ...
Agregados naturais como
a areia e os seixos tem
superfície polida com
pouca porosidade.
FASE AGREGADO
TEMA: Estrutura Interna
16 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Efeitos da geometria dos grãos:
Rugosidade: Aumenta SE e aderência c/ pasta,
Altera a fluidez
Britas tem
superfície
mais rugosa
Areia e os seixo
são menos
rugosos.
FASE AGREGADO
TEMA: Estrutura Interna
17 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Efeitos da geometria dos grãos:
Forma dos grãos: Grãos lamelares reduzem a
fluidez
Alongados
ou lamelares ± cúbico
FASE AGREGADO
TEMA: Estrutura Interna
18 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Créditos: Engº. Carlos Gustavo Marcondes
– Assessor Técnico Comercial Itambé
TEMA: Estrutura Interna
19 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
Grãos lamelares
Maior
quantidade
de vazios
Maior consumo de
pasta de cimento
Aumenta retração
Aumenta calor ....
Agregados mais rugosos
tem maior SE
Maior aderência
c/ pasta
Reduz a fluidez
Exige mais água Maior custo
Maior consumo de
cimento p/ manter a/c
FASE AGREGADO
TEMA: Estrutura Interna
20 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Pasta = matriz contínua e porosa
• Idade da pasta ou grau de hidratação
• Quantidade de água ou a/c
• Proximidade com uma superfície
Não é homogênea nem imutável!!!
FASES CONSTITUINTES DA PASTA
TEMA: Estrutura Interna
21 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
3 fases
Fase 1 - Sólidos
Fase 2 – Vazios ou poros
Fase 3 - Água
FASES CONSTITUINTES DA PASTA
TEMA: Estrutura Interna
22 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
1: C-S-H
2: Ca(OH)2 ou (C-H)
3: Vazio Capilar
(Moranville, 1992)
C-S-H
C-H
Vazio
FASES CONSTITUINTES DA PASTA
TEMA: Estrutura Interna
23 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 1 - SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
24 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
• SÓLIDOS
– produtos da hidratação;
• C-S-H;
• Hidróxido de cálcio;
• Sulfoaluminatos;
• Etringita.
Observação: existem grãos anidros.
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
25 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
3 principais produtos da hidratação
do cimento Portland
• C-S-H;
• Hidróxido de cálcio;
• Etringita.
C-S-H EtringitaC-H
C-S-H EtringitaC-H
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
26 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Estruturas Fibrilares: C-S-H
Cristais de CS e CS hidratados
2C3S + 6H C3S2H3 + 3CH + 120 cal/g
2C2S + 4H C3S2H3 +CH + 62 cal/g
50 % a 60% do
volume da pasta
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
27 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
• São as estruturas C-S-H:
C=CaO, S=SiO2, H=HO
• Estruturas unidas através de ligações de
Van Der Waals
• Excelente resistência mecânica e química
Estruturas Fibrilares: C-S-H
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
28 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Cristais de C-S-H crescendo
depois de duas semanas de
hidratação (a/c=0,8).
A morfologia dos cristais
depende das condições de cura.
www.cementlab.com
Cristais de silicato de cálcio
hidratado (C-S-H)
FONTE: ALIZADEH, 2011
Estruturas Fibrilares: C-S-H
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
29 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Estruturas Prismáticas: C-H
• Cristais de grande tamanho
• Formas hexagonais
• Formados p/ hidróxido de
cálcio - Ca(OH)
C-S-H EtringitaC-H
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
30 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil C-S-H EtringitaC-H
FASE 1 –SÓLIDOS
Estruturas Prismáticas: C-H
TEMA: Estrutura Interna
31 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
• 20 a 25% do volume de sólidos
• pH elevado da pasta (pH 13)
• Cristais porosos, solúveis em água, muito reativos
quimicamente
• Baixa resistência mecânica.
C-S-H EtringitaC-H
FASE 1 –SÓLIDOS
Estruturas Prismáticas: C-H
TEMA: Estrutura Interna
32 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Micrografias (MEV) (Silva , F.J. da, IME)
C-H C-S-H C-H C-S-H
C-S-H EtringitaC-H
FASE 1 –SÓLIDOS
Estruturas Prismáticas: C-H
TEMA: Estrutura Interna
33 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Etringita: Produto da hidratação dos Aluminatos
Cristais grandes e volumosos
Formados por CA + gesso hidratados
C3A +3CSHx + 32H C3A . 3CSH32 Etringita
C3A + CSHx + 12H C3A . CS.H12 Monossulfato
Instáveis, c/ tempo se decompõem, formando monossulfato
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
34 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Reação do C3A em solução de gesso.
Concrete.cee.hiroshima-u.ac.ip/research e.html
C3A +3CSHx + 32H C3A . 3CSH32
CA + gesso hidratados
FASE 1 –SÓLIDOS
Etringita: Produto da hidratação dos
Aluminatos
TEMA: Estrutura Interna
35 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil • Formam-se nas primeiras horas de hidratação;
• Cristais em formato de agulhas;
• Agulhas se intertravam e prendem muita água.
C6AS3H32
Etringita, Aft
_
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
36 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
(Griesser, A.;Swiss Federal Institute of Tecnology, 2002) (Stark, J.; Bollmann, K., Bauhaus-University Weimar Germany,)
Cristais em formato de agulhas
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
37 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Etringita: Produto da hidratação dos Aluminatos
• Cristais muito porosos com baixa resistência mecânica
• São os primeiros cristais da pasta a se formar
• Podem causar falsa pega
• Representam 15 a 20 % do volume de sólidos
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
38 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Falsa pega
C3A – baixa reatividade
Sulfato – alta disponibilidade
• Cimento parcialmente hidratado
• Cimento carbonatado
1,5 a 3,0%
Etringita:
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
39 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Etringita
Monossulfato
(Mehta e Monteiro, 2008)
C3A . 3CSH32
C3A . CS.H12
C-S-H
FASE 1 –SÓLIDOS
Etringita:
TEMA: Estrutura Interna
40 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Etringita: Produto da hidratação dos
Aluminatos
Hidróxido de cálcio
Ca(OH)2
Etringita
C3A . 3CSH32
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
41 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
A etringita é instável e se
transforma em cristais de
monossulfato.
Com a redução na concentração de sulfato, a etringita se decompõe,
em monossulfato, se o sulfato volta a estar disponível, forma-se
novamente a etringita.
C4AS.H18 _
Monossulfato
Afm
Monossulfato: FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
42 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Monossulfato:
A etringita é instável e se
transforma em cristais de
monossulfato.
(Griesse
r, A
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00
2)
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
43 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Grãos de clínquer não hidratados:
Grãos de clínquer
não hidratados
FASE 1 –SÓLIDOS
TEMA: Estrutura Interna
44 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
(We
iss, J.;
20
05
)
TEMA: Estrutura Interna
45 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
FASE “PASTA MATRIZ” - CALOR DE HIDRATAÇÃO
(Do
mo
ne, 1
99
4)
Tempo de dormência depende da quantidade de gesso
TEMA: Estrutura Interna
46 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 2 – VAZIOS E
POROS
TEMA: Estrutura Interna
47 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Vazios na pasta endurecida:
São de extrema importância
Maior quantidade de vazios e maiores
diâmetros médios:
> porosidade
> permeabilidade
< resistências mecânica
< resistência química
> retração
> fluência
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
48 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Espaço interlamelar no C-S-H;
Vazios capilares;
Vazios de ar incorporado;
Vazios de ar aprisionado;
Onde estão?
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
49 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Espaço interlamelar no C-S-H 1 a 4 nm
Vazios capilares 0,01 a 1 m
Ar incorporado 0,05 a 1 mm
Ar aprisionado 0,5 a 5 mm
1 nm 10-9 m
Que tamanho?
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
50 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Intervalos dimensionais dos sólidos e poros na
pasta endurecida
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
51 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Espaço interlamelar das estruturas C-S-H:
Poros muito pequenos - pouco afetam a resistência
mecânica ou a permeabilidade.
Estruturas C-S-H formam lamelas muito próximas
5 a 25Å (1 Å= 10-10m)
Quando a água sai destes
espaços a retração é
significativa.
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
52 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Vazios Capilares:
Poros formados pela parte da água de amassamento
que não reage.
20 a 25% peso de CP em água reage quimicamente
(“água estequeométrica”)
Toda água além, sobra e fica dentro dos poros
capilares
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
53 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Vazios Capilares:
Qual a faixa comum de relação a/c?
a/c comum: 0,40 a 0,65
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
54 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 2 – VAZIOS E POROS
Vazios Capilares:
Mas porque não usamos 0,20 a 0,22 que é a água
necessária para reação química com o cimento?
Fluidez
TEMA: Estrutura Interna
55 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Sobra 50 a 70% da
água utilizada
Resultado disso:
É isso que gera os poros capilares
nos concretos e argamassas
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
TEMA: Estrutura Interna
56 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
(Mehta e Monteiro,
2008)
100 cm3 + 200 cm3
Densidade do cimento?
3,18 g/cm3
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
TEMA: Estrutura Interna
57 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
318 g de cim.
± 200 g de H2O
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
(Mehta e Monteiro,
2008)
TEMA: Estrutura Interna
58 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
(Mehta e Monteiro,
2008)
TEMA: Estrutura Interna
59 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
318 g de cim.
Vt = 100 + 318x0,7 =
= 320 cm3
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
(Mehta e Monteiro,
2008)
TEMA: Estrutura Interna
60 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
318 g de cim.
Vvaz. Cap. = 320 – 200 =
120 cm3 = 37%
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
(Mehta e Monteiro,
2008)
TEMA: Estrutura Interna
61 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
(Mehta e Monteiro,
2008)
TEMA: Estrutura Interna
62 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
(Mehta e Monteiro,
2008)
TEMA: Estrutura Interna
63 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
(Mehta e Monteiro,
2008)
TEMA: Estrutura Interna
64 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Micrografia eletrônica (MEV)
mostrando um vazio capilar
com alguns cristais de
estruturas C-S-H crescendo
para o seu interior.
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
(Mehta e Monteiro, 2008)
TEMA: Estrutura Interna
65 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Poros provocados pela
água que “sobra” da
relação a/c.
(He
rvé
Ne
to, E
.; 2
00
8)
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
TEMA: Estrutura Interna
66 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Poros com diâmetros de 0,01 µm a 1,0 µm.
10 nm a 1000 nm
• Quanto > a/c, maior a quantidade de poros capilares e
maiores os seus diâmetros.
• Poros com Ø < 50nm não afetam a resistência mecânica mas
provocam forte retração com a saída da água.
• Poros com Ø > 50nm prejudicam a resistência mecânica mas
não causam muita retração com a saída da água.
FASE 2 – VAZIOS E POROS Vazios Capilares:
1 Ångström [Å] = 1,0×10-7 mm
1 Ångström [Å] = 0,1 nm
1 µm = 1 000 nm
TEMA: Estrutura Interna
67 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Ar Aprisionado:
Pequenas bolhas de ar (± 5 mm) ficam aprisionadas
devido a mistura na betoneira
Representa (1 a 2 %) do volume total do concreto
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
68 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil Ar incoporado:
• Bolhas de 50 a 200 m.
• Aumenta a fluidez;
• Aumenta abatimento sem água
- aditivos IAR (incorporadores de ar)
Incorporação de ar também é utilizada para resistência
ao fenômeno gelo-degelo.
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
69 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Micrografia MEV mostrando uma bolha de ar incorporado de 1 mm.
(Mehta e Monteiro, 2006)
Ar incoporado:
Esféricos
FASE 2 – VAZIOS E POROS
TEMA: Estrutura Interna
70 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 3 – ÁGUA
TEMA: Estrutura Interna
71 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Na pasta recém endurecida existe muita água, tanto
livre (líquida) ou quimicamente combinada.
Estas “águas” são mais ou menos fáceis de sair do
concreto, a pasta que é inicialmente saturada sofre
uma perda contínua da água até o equilíbrio com a
umidade do meio ambiente.
Sob calor 100 % da água pode sair.
A ÁGUA NA PASTA ENDURECIDA:
TEMA: Estrutura Interna
72 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
• A água presente na pasta é classificada em
função da dificuldade com que pode ser
removida.
FASE 3 - ÁGUA
TEMA: Estrutura Interna
73 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 3 - ÁGUA
Quimicamente combinada
Interlamelar
Adsorvida
Capilar ou livre
TEMA: Estrutura Interna
74 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 3 - ÁGUA
Água quimicamente combinada de cristalização
• Integra a estrutura física do C-S-H e CH
• Varia de 0,20 a 0,25 kg/kg cimento anidro (para
100 % de hidratação)
• 500ºC inicia a saída da água nos cristais Ca(OH)2
• 900ºC sai a água das estruturas C-S-H
TEMA: Estrutura Interna
75 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 3 - ÁGUA
Água interlamelar ou água de gel
• “monomolecular”, fixada ao C-S-H por pontes de H
(presa entre as lâminas das estruturas C-S-H)
• apenas se movimenta p/ U.R. < 11% e temp. > 100 ºC;
• Pode causar fluência e forte retração
TEMA: Estrutura Interna
76 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
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Lamela de
C-S-H
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FASE 3 - ÁGUA
Água interlamelar ou água de gel
TEMA: Estrutura Interna
77 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 3 - ÁGUA
Água adsorvida
• fixada ao C-S-H por pontes de H
• apenas se movimenta p/ U.R. < 30%;
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• Sua saída é o principal
causador da retração por
secagem.
Lamela de
C-S-H
6 camadas
de água
TEMA: Estrutura Interna
78 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 3 - ÁGUA
Água capilar
• No interior dos vazios > 5 nm;
• (nos poros entre 5 nm e 50 nm) sob efeitos de
tensão capilar retração hidráulica ou de
secagem
• (nos poros acima de 50 nm) – “água livre”, sua
saída não causa retração
TEMA: Estrutura Interna
79 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
(Mehta e Monteiro, 2008)
FASE 3 - ÁGUA
TEMA: Estrutura Interna
80 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Só 20 a 22 % do peso do cimento em água reage
com os silicatos e aluminatos do cimento.
P/ a/c = 0,40 sobra ±50 % da água na forma líquida
P/ a/c = 0,60 sobra ±60 % da água na forma líquida
FASE 3 - ÁGUA
TEMA: Estrutura Interna
81 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 3 – ÁGUA
(José Freitas Jr.)
TEMA: Estrutura Interna
82 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
A ÁGUA NA PASTA ENDURECIDA:
www.concrete.org
Fissuras decorrentes da retração do
concreto no estado plástico.
TEMA: Estrutura Interna
83 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
www.concrete.org
Fissuras decorrentes da retração do
concreto no estado endurecido.
A ÁGUA NA PASTA ENDURECIDA:
TEMA: Estrutura Interna
84 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
A ÁGUA NA PASTA ENDURECIDA:
http://propriedadesdoconcreto.blogspot.com.br/
Fissuras decorrentes da retração do
concreto no estado endurecido.
TEMA: Estrutura Interna
85 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 3 – ÁGUA
Quais as águas da pasta hidrata?
TEMA: Estrutura Interna
86 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
FASE 3 – ÁGUA
TEMA: Estrutura Interna
87 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
TEMA: Estrutura Interna
88 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
A ZT é a interface entre o agregado e a pasta
Espessura de aproximadamente 1/20 mm
É o “elo” mais frágil do concreto
As rupturas em concretos comuns iniciam na
zona de transição
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
TEMA: Estrutura Interna
89 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
Baixa resistência mecânica da ZT:
Concentração de “etringita” - cristais grandes,
porosos c/ baixa resistência mecânica
Filme de água - aumenta a/c (exsudação interna)
Os cristais de hidróxido de cálcio se posicionam
paralelamente à superfície do agregado,
favorecendo a existência de planos de clivagem.
(Paulon, V.; 1991)
TEMA: Estrutura Interna
90 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
(Mehta e Monteiro, 1994)
agregado
Zona de transição Pasta de Cimento
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
TEMA: Estrutura Interna
91 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Zona de
Transição
ZT
(Mehta e Monteiro,2006)
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
TEMA: Estrutura Interna
92 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Tendência da água de
amassamento vir à
superfície do concreto
recém lançado.
Exsudação interna
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
Densidade (1g/cm3) ser menor que a dos agregados
(≈2,4g/cm3) e a do cimento (≈ 3,1g/cm3).
TEMA: Estrutura Interna
93 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Faz com que a relação a/c da superfície fique enorme,
reduzindo a resistência mecânica na região.
(Granato, Basf)
Exsudação interna
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
TEMA: Estrutura Interna
94 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Exsudação interna
(Mehta e Monteiro,2008)
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
TEMA: Estrutura Interna
95 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Silia Fume Association
Exsudação interna
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
TEMA: Estrutura Interna
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DCC Departamento de Construção Civil
(José Freitas Jr.)
A ZONA DE TRANSIÇÃO:
Exsudação interna
TEMA: Estrutura Interna
97 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
ZT “perfeita”
(Aïtcin, 2000)
CONCRETO DE ALTO
DESEMPENHO - CAD
MICROESTRUTURA
FASE AGREGADO
Rocha c/ alta resistência
Lamelaridade prejudica
FASE PASTA MATRIZ
Baixas relações A/A minimizam vazios
Sílica ativa, mais C-S-H e efeito microfiler
ZONA DE TRANSIÇÃO
Baixas relações A/A e a SA melhoram ZT
TEMA: Estrutura Interna
98 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Materiais de Construção
A ESTRUTURA DO CONCRETO
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS:
• CONCRETO: Estrutura, Propriedades e Materiais, P. Kumar Metha e
Paulo J. M. Monteiro, São Paulo: Pini, 1994.
• CONCRETE, Microstucture, Properties and Materials, , P. Kumar
Metha e Paulo J. M. Monteiro, McGraw-Hill, 2006
• Aulas Prof. José Marques Filho
• A microestrutura do concreto convencional – Concreto Ensino,
Pesquisa e Realizações – IBRACON, Capítulo 19, Vladimir A. Paulon.
TEMA: Estrutura Interna
99 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros
DCC Departamento de Construção Civil
Materiais de Construção
A ESTRUTURA DO CONCRETO
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS:
• Considerações sobre a microestrutura do concreto, Luis Fernando
Kaefer
• ALIZADEH, R. Cement and Art. Ottawa: INSTITUTE FOR
RESEARCH IN CONSTRUCTION. Disponível em:
<http://www.cementlab.com/cement-art.htm>. Acesso
em:26/05/2011.
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