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Fissuração

TC 034 Materiais de Construção III

José Marques Filho

José Marques Filho2

FissuraFissuraçção em Concretoão em Concreto

Agradecimento especial ao Eng. Rubens Bittencourt de FURNAS


� As fissuras fazem com que as obras percam a finalidade a que se destinam, sejam elas para:

– contenção de água;– resistirem a meios

agressivos;– resistirem a esforços

mecânicos

� devendo portanto serem reparadas. Os procedimentos para reparos destas fissuras são de difícil execução e de elevado custo.


� É de suma importância um criterioso estudo de dosagens para definição dos consumos de materiais.

� Deverá ser determinado o consumo de cimento, levando-se em consideração a mínima consistência (slump) necessária ao lançamento.


As fissuras podem

aparecer antes ou após

o endurecimento da

massa de concreto.


Fissuras Anteriores ao Endurecimento

� Fissuras anteriores ao endurecimento, isto é, durante o estado plástico da massa de concreto, são causadas principalmente:

– assentamento do concreto;– movimentação de fôrma e

assentamento de fundação;– concretagens em rampa;– pela retração plástica;– erros no acabamento do

concreto;– pela soma de mais de uma

delas.


Assentamento do concreto• Algum tempo após o

lançamento do concreto os materiais mais finos do concreto começam a assentar, provocando a expulsão de água e ar. A água vem a superfície como exsudação. Esse assentamento continua até o concreto endurecer.

• Os agregados maiores e armadura oferecem restrição a este deslocamento da massa, provocando a fissuração. A utilização de concretos muito plásticos provoca uma maior exsudação e, portanto, dando origem à fissuração.



Assentamento do concreto



Assentamento do concretoCuidados Necessários:

� Correta vibração do concreto e revibração do concreto se houver fissuras;

� Uso de uma dosagem adequada, empregando o mínimo de água, para obter a consistência necessária ao lançamento. Se necessário utilizar aditivos redutores de água



Movimentação de Fôrma e/ou Assentamento de Fundação



Cuidados Necessários:

• Preparação adequada da fundação;

• Projeto e preparo adequado de fôrmas.

Movimentação de Fôrma eAssentamento de Fundação



Concretagens em Rampa



Retração PlásticaEste tipo de fissuração é causada pela perda rápida da água na superfície do concreto, seja por evaporação, por absorção do agregado, da fôrma ou fundação. Alta temperatura ambiente e baixa umidade relativa do ar provocam perda rápida de água e, consequentemente, fissuração na superfície do concreto.



Retração Plástica

José Marques FilhoSimulação de CCR em Laboratório

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• a retração plástica em argamassas é sempre muito elevada;

• um aumento da consistência ou na quantidade de água de uma dosagem provoca um aumento da retração plástica;

• para uma mesma relação água/cimento, a retração aumenta com o aumento do consumo de cimento.


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• Utilizar água fria ou gelada para o amassamento do concreto;• Estocar os agregados na sombra e também resfriá-los com água fria ou

gelada;• Conservar as formas e a base da concretagem protegidas do sol;• Concretar em horários menos quentes, como durante a noite ou de manhã

cedo;• Revibração do concreto;• Aplicar cura química imediatamente após o lançamento;• Iniciar a cura com água o mais cedo possível;• Antes da cura, usar nebulização contínua de água;• Proteger a superfície do concreto da ação do vento e dos raios solares.


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Esse tipo de fissura aparece em idades bem baixas, e são causadas por erros no acabamento ou cura do concreto;

O excessivo uso de desempenadeira para o acabamento do concreto faz com que a água, o cimento e os agregados finos venham a superfície;

Também a prática de jogar cimento e água com brochas na superfície do concreto (queima) causa o aparecimento de fissuras em mapa.

Erros no Acabamento(Fissuras em Mapa)


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Fissuras Posteriores ao Endurecimento

Congelamento e degelo;

Cristalização de sais nos poros;

Retração por secagem ou retração hidráulica;

Ação mecânica;

Reação álcali-agregado;

Corrosão da armadura / cloreto;

Ataque por sulfato;

Cura térmica (etringita retardada);

Origem térmica.



Em climas frios, os ciclos de congelamento e degelo são responsáveis por grandes gastos, causados por danos em pontes, muros de arrimos, pavimentos, dormentes, etc.

Os danos causados por este fenômeno são a fissuração e o destacamento.

Congelamento e degelo

Fissura D ao longo das juntas longitudinais e transversais de um piso de 09 anos (Mehta / Monteiro pág. 135).



Descascamento de uma superfície de concreto (Mehta / Monteiro pág. 135).


Deterioração de um muro de arrimo de concreto, sem ar incorporado, ao longo da linha de saturação (Mehta / Monteiro pág. 135).



(fotos cedidas p/Monteiro)




Conteúdo de ar (%)Dimensão máxima nominaldo agregado (mm) Exposição severa Exposição moderada

9 7,5 612,5 7 5,519 6 525 6 4,5

37,5 5,5 4,550 5 476 4,5 3,5

ACI Committe 318




Cristalização de sais nos poros

O Committe 201 do ACI mensiona a evidências de que uma ação puramente física (sem envolver ataque químico) da cristalização de sulfatos nos poros do concreto pode ser responsável por danos consideráveis.

Por exemplo, quando um lado de um muro de arrimo ou laje de um concreto permeável está em contato com uma solução salina e o outro lado está sujeito a evaporação, o material pode deteriorar por tensões resultantes da pressão de sais que cristalizam nos poros.

(Metha/Monteiro pág 132/133).



Ação Mecânica

Esse tipo de fissura ocorre por erros no projeto ou cargas não previstas no projeto estrutural.


• Projeto estrutural correto;• Re-análise do projeto, com reforços das estruturas para suportar as

cargas não previstas.


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Retração por secagem ouretração hidráulica

A retração por secagem ocorre por perda de parte da água de amassamento por evaporação para o ambiente. Esta perda é mais lenta do que a ocorrida na retração plástica. A retração será tanto maior quanto maior o teor de água de amassamento. Pastas e argamassas apresentam maior retração que o concreto e, portanto, quanto mais pasta ou argamassa contiver no concreto maior será a retração.


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Concretos que utilizam cimentos com maior superfície específica apresentam maior retração.

Concretos que utilizam adições ao cimentos com maior superfície específica apresentam maior retração.



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Minimizadas:

• Utilização de armadura especial;• Uso de fibras;• Uso de polímeros;• Aplicação de concreto com maior resistência à tração;• Uso de uma dosagem adequada, empregando o mínimo de água para

obter a consistência necessária ao lançamento;• Cura do concreto para evitar que ele perca água antes de atingir

suficiente resistência à tração;• Correto espaçamento de juntas.



Reação álcali-agregado

Alguns tipos de agregados possuem minerais reativos, que em presença dos álcalis do cimento (Na2O e K2O) geram reações expansivas; que poderão levar o concreto a ruína.

Estas reações poderão se processar durante muitos anos, o que torna difícil, caro ou até mesmo impossível sua recuperação.




Além da reação álcali-sílica poderão ocorrer outras reações como álcali-carbonato e álcali-silicato. Atualmente, os tipos mais conhecidos de ensaios para verificação de possível reação álcali-agregado:

Osipov Thermal Method - Albert Osipov - Institute Hydroproject of Moscou;

NBRI - Na Accelerated Method for Testing the Potencial Alkali Reactivity of Siliceous Aggregates - National Building Research Institute - Council for Scientific and Industrial Reasearch - Pretoria - South Africa;

ASTM C 227/90 - Test Method for Potential Alkali Reactivity of Cement-Aggregate Combinations (Mortar-Bar Method);




ASTM C 289/94 - Test Method for Potencial Alkali-Silica Reactivity of Aggregates (Chemical Method);

ASTM C 342/90 - Test Method for Potential Volume Change of Cement-Aggregate Combinations;

ASTM C 441/89 - Test Method for Effectiveness of Mineral Admixtures or Ground Blast-Furnace Slag in Prenting Excessive Expansion of Concrete Due to the Alkali-Silica Reaction;

ASTM C-586/92 - Test Method for Potencial Alkali Reactivity of Carbonate Rocks for Concrete Aggregates (rock Cylinder Method);




ASTM C 1105/89 - Test Method for Length Change of Concrete Due to Alkali-Carbonate Rock Reaction;

ASTM 1293/95 - Test Method for Concrete Aggregates by Determination of Length Change of Concrete Due to Alkali-Silica Reaction;

NBR 9773/87 - Agregado - Reatividade Potencial de Álcalis em Combinação Cimento-Agregado;

NBR 9774/87 - Agregado - Verificação da Reatividade Potencial pelo Método Químico;




NBR 12651/92 - Materiais Pozolânicos - Determinação da Eficiência de Materiais Pozolânicos em Evitar a Expansão do Concreto Devido àReação Álcali-Agregado;

H. Tamura - A Test Method on Rapid Identification of Alkali Reactivity Aggregate (GBRC Rapid Method);




ASTM 1260/01 - Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates (Mortar-Bar Method);



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Reação álcali-agregado ASTM 1260/94 - Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates


0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

Idade (dia)

Var

iaçã

o de

Com

prim

ento

(%

)

Potencialmente reativo

Inócuo

Deletério


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ASTM C 295/90 - Guide for Petrographic Examination of Aggregates for Concrete;

ASTM C 856/88 - Pratice for Petrographic Examination of Hardened Concrete;





Poros na argamassa revestido com produto branco

(6,4 X)

Microscopia Ótica

As análises microscópicas petrográficas do agregado e das barras de argamassa são obtidas com auxílio do microscópio estereoscópico (amostra em superfície plana semi-polida) e complementado por análise ao microscópio polarizador de luz transmitida (em lâmina delgada).


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Microscopia Ótica


Poro próximo ao agregado revestido com produto branco

(16,0 X)


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Reação álcali-agregadoMicroscopia Ótica


Faixa quartzosa (1) no contato entre o mármore (à esquerda) e o calcário (à direita). Cristais de quartzo estirados com extinção ondulante (2),

calcário arenoso (3); lente de quartzo e mármore calcítico (4) com cristais bem desenvolvidos de calcita (5) e quartzo (6). Imagem ao microscópio

ótico; nicóis cruzados; aumento de 25x.

1

2

4

3

5

6


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Microscopia Eletrônica de Varredura






Poro Preenchido com Gel Gretado Botrioidal

(800 X)Gel Maciço Gretado no Poro

(450 X)





Poro com Gel Maciço Próximo ao Agregado

(280 X)Poro com Produto na Forma

Rendada(2.200 X)





Gel Amorfo no Poro(2.600 X)

Produto Cristalizado (C) entre Agregados (A)

(6.900 X)





Realizar ensaios de laboratório para verificação de possível reação álcali-agregado;

Se os ensaios confirmarem a presença de agregado reativo, utilizar pozolanas ou cimento Portland pozolânico, cimentos Portland de alto forno, sílica ativa ou o próprio agregado pulverizado;

Ensaios de laboratório para verificação do teor ideal de pozolana, escória, sílica ativa ou agregado pulverizado a ser adicionado, caso o agregado apresente-se como reativo ou potencialmente reativo em presença dos álcalis do cimento.


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Corrosão da armadura

A corrosão pode ser classificada em:

• química (corrosão seca ou oxidação)• eletroquímica



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A corrosão química (corrosão seca ou oxidação) se dá por reação de um gás com o metal.

É uma reação lenta e normalmente não provoca grande deterioração no metal e consequentemente, não afeta significativamente a construção civil.



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Por outro lado, a corrosão eletroquímica ou aquosa traz grandes problemas as armaduras das construções.

Esta corrosão ocorre em um meio aquoso, resultante de uma pilha ou célula de corrosão, com eletrólito e diferença de potencial entre os trechos da superfície do aço.



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O eletrólito se forma a partir da presença de umidade no concreto.

Este tipo de corrosão provoca um movimento de elétrons ao longo de trechos da armadura e um movimento iônico através do eletrólito.



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A corrosão de armadura pode ser classificada em:

• corrosão generalizada;• corrosão por pite (ou pontiforme);• corrosão sob tensão fraturante:

• ocorre eminentemente em estruturas protendidas;

• podem ocorrer em estruturas de concreto armado;

• sua ocorrência é grande em ambientes ricos em cloretos e com níveis elevados de tensão.



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Ação dos Cloretos (Cl-):

Os íons cloretos eram introduzidos intensionalmente nas estruturas de concreto como agente acelerador de pega e endurecedor.

Aparecem também através de agregado ou água contaminados.

Em climas frios, podem vir através dos sais anticongelantes.

Também através de salmoras industriais e maresias.



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Mecanismos de transporte dosíons dos cloretos (Cl-):

• Absorção capilar;• Difusão iônica;• Permeabilidade sob pressão;• Migração iônica.



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Absorção capilar

A absorção capilar é a primeira porta de entrada dos íons cloreto, provenientes, por exemplo, de névoa marítima.

Depende da porosidade, viscosidade e tensão superficial do líquido.



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Difusão iônica

A absorção capilar ocorre na superfície do concreto, sendo que a difusão iônica é o principal mecanismo de transporte no interior da estrutura, em meio aquoso.



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Permeabilidade

A permeabilidade é um dos principais parâmetros de qualidade de um concreto e representa a facilidade ou dificuldade com que um líquido sob pressão penetra no concreto.



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Migração iônica

Os íons cloretos por serem cargas negativas, promovem migração iônica, o qual pode se dar pelo próprio campo gerado pela corrente elétrica do processo eletroquímico, como por ação de campos elétricos externos.



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Carbonatação:

Nas superfícies expostas a alta alcalinidade devido ao Ca(OH)2

liberado na hidratação pode ser reduzido pela ação do CO2 do ar e outros como SO2 e H2S.

Este processo é chamado carbonatação e geralmente écondição essencial para o início da corrosão das armaduras.



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Carbonatação:

Felizmente, o processo de carbonataçãoé lento, atenuando-se com o tempo devido aos produtos de hidratação e pelos próprios produtos da carbonatação (CaCO3), que colmatamos poros superficiais, dificultando a entrada de CO2 do ar.



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• Cuidados no uso de aditivos que contenham em sua fórmula o cloreto de cálcio;

• Cobrimento das armaduras adequado;• Cuidados especiais se o concreto estiver sujeito à correntes elétricas;• Utilizar dosagem adequada, com o mínimo de água para a

hidratação.


Formação da etringita(trisulfoaluminato de cálcio)


ETRINGITA DE HIDRATAÇÃO

A etringita é conhecida como o primeiro hidrato a se formar quando o cimento entra em contato com a água, sendo um produto de hidratação normal de ser encontrado em concretos.

Este produto é responsável pelo enrijecimento (perda de consistência) e início da pega (solidificação dada pela C3A) da pasta.

MEV- 7.000X – cristais aciculares de etringita

C3A (aluminato tricálcico) + CaSO4 (gesso) + H2O => C6AS3H32


Formação da etringita


• reduzir a solubilidade do C3A, caso contrário as fases aluminatos se formariam rapidamente endurecendo o concreto nas primeiras horas, evitando a praticidade de sua utilização;

• Aumenta a solubilidade dos silicatos (pela presença do SO4), acelerando a velocidade de hidratação da fase C3S, que contribui para o final da pega.

Motivo do uso do gesso (regulador de pega):

Retarda pega causada pelo C3A e acelera a pega causada pelo C3S:



ETRINGITA CLÁSSICA - SECUNDÁRIA:


Uma outra possibilidade, de acordo com Mehta & Monteiro e Neville, é que este produto (a etringita) possa ser formado em concretos, já no estado endurecido, quando do ataque externo por sulfatos de cálcio que podem estar presentes em solos ou águas freáticas.



ETRINGITA CLÁSSICA - SECUNDÁRIA:


Segundo Mehta & Monteiro, há uma concordância geral que as expansões no concreto relacionadas aos sulfatos são associadas à formação da etringita e apesar dos mecanismos de expansão não estarem bem definidos, acredita-se que esta expansão possa estar associada ao crescimento de seus cristais ou à adsorção de água deste produto em meio alcalino.

Outro produto que também pode ser formado e causar expansões a partir de um

ataque por sulfatos é a gipsita. Amostra polida - interface/poro



ETRINGITA SECUNDÁRIA:


MEV - Finas placas de monosulfato de cálcio

Concretos que utilizarem cimentos com elevados teores de C3A estão sujeitos a formação de monosulfatos.

Alguns dias após a hidratação do cimento, acaba o gesso (CaSO4), fazendo com se processe a reação:

C3A + etringita (fornece S) => monosulfato

(fase instável) C4ASH18



ETRINGITA SECUNDÁRIA:


O ataque pode ocorrer quando háformação de monosulfato (cimentos c/ elevados teores de C3A).

O monosulfato C4ASH18 (fase instável) em presença de uma fonte externa à pasta de sulfatos (SO4

--) => etringita C6AS3H32


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Previsão da Temperatura

Métodos de Cálculo:diferenças finitaselementos finitos

Fluxos de Liberação de Calor:unidirecionalbidirecionaltridirecional

Origem Térmica



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Previsão da Elevação da Temperatura do Concreto

No fluxo unidirecional éadmitida uma linha imaginaria no centro do bloco e no sentido do fluxo. No centro do bloco porque é onde são encontradas as maiores temperaturas.

Esta linha é dividida em pequenos intervalos. No centro dos intervalos são formados os nós onde serão calculadas as temperaturas.

Origem Térmica



67

Origem Térmica



No caso de fluxo bidirecional, ao invés de uma linha de temperatura é considerado um plano no sentido dos dois fluxos e passando no centro do bloco. Este é o caso de blocos ou vigas, onde duas de suas dimensões são aproximadamente iguais.


Fatores que Influenciam na Elevação de Temperatura

Consumo de Cimento

Um dos fatores que mais influencia na temperatura.

É influenciado principalmente pela:consistênciarelação A/Cgranulometria dos agregadosdimensão máx. do agregado

graúdoutilização de aditivos.

Origem Térmica



70

Influência do Tipo de Cimento

Sigla Classe

Clínquer +

Sulfato de

Cálcio

Escória

Material

Pozolânico

(C)

Material

Carbonático

(D)

CP II-E 25, 32 e 40 94-56 6-34 - 0-10

CP II-Z 25, 32 e 40 94-76 - 6-14 0-10

CP II-F 25, 32 e 40 94-90 - - 6-10

Cimento Portland Composto

Sigla Classe

Clínquer +

Sulfato de

Cálcio

EscóriaMaterial

Pozolânico

Material

Carbonático

(*)

CP I 25, 32 e 40 100 0

CP I-S 25, 32 e 40 99 – 95 1 - 5

Cimento Portland Comum

Origem Térmica

FissurasFissuras PosterioresPosteriores aoao EndurecimentoEndurecimento


71


Sigla Classe

Clínquer +

Sulfato de

Cálcio

Material

Pozolânico

Material

Carbonático

(*)

CP IV 25 – 32 85 – 45 15 – 50 0 - 5

Cimento Portland Pozolânico

Sigla Classe

Clínquer +

Sulfato de

Cálcio

Escória

Granulada

(A)

Material

Carbonático

(B)

CP III 25, 32 e 40 65 – 25 35 - 75 0 - 5

Cimento Portland de Alto-Forno

SiglaClínquer + Sulfato de

Cálcio

Material Carbonático

(A)

CP V-ARI 100 - 95 0 - 5

Cimento Portland de Alta Resistência Inicial




Origem Térmica



73

Influência da Difusividade Térmica

A difusividade térmica do concreto éuma propriedade também de grande influência na elevação de temperatura de uma estrutura.

Com o aumento da difusividade térmica há uma maior troca de calor, obtendo-se elevações de temperatura menores.


74

Influência da Difusividade Térmica

� Maior dissipação de calor� Escolha do agregado� Estudo de laboratório e análise térmica

Origem Térmica



Influência da Altura das Camadas

A altura das camadas de concretagem tem influência acentuada na temperatura a ser

atingida pelo concreto na estrutura.


76

Influência da Altura das Camadas

Em blocos com grandes dimensões e com grandes alturas de camadas, a elevação de temperatura do concreto poderá atingir valores próximos a elevação adiabática, e mesmo superiores.

A altura da camada é um dos fatores que mais contribui para o controle térmico.

Origem Térmica



Influência do Intervalo de Lançamento

• É inversamente proporcional àelevação de temperatura.

• É um dos principais fatores para controle da temperatura

Origem Térmica



Influência da Dif. de Temperatura Contorno - Concreto Fresco

Outro fator de grande influência na temperatura que o concreto irá atingir na estrutura, é a diferença de temperatura entre o contorno (fundação/temperatura ambiente) e o concreto fresco.



Origem Térmica


Temperatura Máxima do Concreto na Estrutura


Os processos mais usuais de refrigeração do concreto são:

�Pré-refrigeração do concreto com gelo em escamas;

�Pré-refrigeração do concreto com água gelada;

�Pré-refrigeração dos agregados através de aspersão de água gelada;

�Pós-refrigeração do concreto através de circulação de água, gelada ou não, por condutos deixados na massa do concreto.



Refrigeração do Concreto

A refrigeração do concreto é um dos critérios mais utilizados para reduzir a temperatura máxima do concreto, sem atrasar o cronograma da obra.

Em grandes obras, muitas vezes émais econômico refrigerar o concreto e aumentar a altura das camadas, diminuindo desta forma o gasto com preparação de superfícies, com montagem de formas, desforma e cura.

Origem Térmica



82

Pré - Refrigeração do Concreto Através de Gelo em Escama

Após a verificação da necessidade de utilização de refrigeração do concreto, uma das hipóteses a ser considerada é a pré-refrigeração do concreto através do uso de gelo em escama em substituição parcial ou total da água de amassamento do concreto.

Origem Térmica



83

Refrigeração do Concreto

Pós-refrigeração do concreto através de circulação de água gelada através de condutos deixados na massa do concreto.

Origem Térmica


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