Concreto Projetado

Report
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
UNESP - Campus de Bauru/SP
FACULDADE DE ENGENHARIA
Departamento de Engenharia Civil
2151 – CONCRETOS ESPECIAIS
CONCRETO PROJETADO
Prof. Dr. PAULO SÉRGIO DOS SANTOS BASTOS
(wwwp.feb.unesp.br/pbastos)
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CONCRETO PROJETADO
FONTE:
Luiz Roberto Prudêncio Jr., Concreto
projetado. Concreto, Ensino, Pesquisa e
Realizações, São Paulo, Ed. Geraldo
Cechella Isaia, IBRACON, 2005, pp.12271257.
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CONCRETO PROJETADO
Definição: “concreto com dimensão máxima de agregado superior a 4,8 mm,
transportado por uma tubulação e
projetado, sob pressão, em elevada
velocidade, sobre uma superfície, sendo
compactado simultaneamente.”
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CONCRETO PROJETADO
É usado principalmente no revestimento de
obras subterrâneas e taludes e no reparo de
estruturas, por dispensar o uso de fôrmas e
proporcionar grande velocidade nas operações de lançamento e adensamento do
concreto.
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CONCRETO PROJETADO
Reflexão: relação em massa do concreto
que não adere e a massa total lançada à
superfície de projeção.
Isso faz com que o concreto aplicado difere
do concreto que abasteceu a máquina de
projeção.
Primeiro equipamento concebido em 1908,
para construir réplicas de animais préhistóricos (museu em Chicago).
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CONCRETO PROJETADO
Construído em 1912 um reservatório de
água de 24 m de diâmetro (argamassa
projetada).
Em 1947 surgiram primeiras máquinas a
rotor, similar aos equipamentos atuais.
Surgiram primeiros equipamentos via
úmida, onde o concreto é pré-misturado
com água, e após é projetado.
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CONCRETO PROJETADO
Evolução a partir de 1962: materiais e
equipamentos.
Materiais: sílica ativa, metacaulim, fibras
de aço e sintéticas (náilon e polipropileno),
cimentos, aditivos aceleradores e redutores
de água (plastificantes e super).
Equipamentos: automação (robôs) e sistemas computadorizados.
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PROCESSOS DE PROJEÇÃO
Via seca e Via úmida.
Via seca: aglomerante e agregados são
misturados e lançados na máquina de
projeção. A introdução da água ocorre no
bico de projeção.
Via úmida: aglomerante, agregados e água
são misturados previamente ao abastecimento na máquina de projeção.
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Via Seca
Equipamentos: máquinas a rotor.
Cimento e agregados são introduzidos na
cuba, caem preenchendo uma câmara do
rotor em movimento, recebe ar comprimido
que a pressuriza. O material segue para o
mangote.
Na ponta do bico é introduzida a água com
aditivo, controlada pelo “mangoteiro”.
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Via Seca
Ajuste de ar e água é empírico. Por isso
exige-se “mangoteiro” experiente.
Distância do alvo: 1,5 m.
Ajuste da água: a maior quantidade
possível (aumenta a resistência do concreto
à compressão).
Motivo: melhor adensamento, que expulsa
o ar e compensa maior relação a/c.
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Via Seca
Projeção perpendicular ao alvo, para
reduzir reflexão e aumentar compacidade
do concreto.
Projeção com movimentos circulares ou
pendulares.
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Via Seca
Vantagens:
- projetar a longas distâncias da máquina
(melhor abastecimento da máquina);
- concreto mais resistente e compacto
(melhor controle da água durante o
processo de aplicação);
- bom para revestimento primário devido à
flexibilidade do processo.
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Via Seca
Desvantagens:
- alto nível de reflexão (10 a 35 % paredes
verticais, 20 a 50 % teto);
- formação de poeira;
- qualidade muito dependente da experiência da mão-de-obra;
- concreto tende a ser mais heterogêneo.
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Via Úmida
Dominante na Europa. Uso crescente no
Brasil, devido ao aditivo superplastificante
– concretos de grande compacidade e
resistência à compressão (50 MPa).
Uso em revestimentos secundários de
túneis devido à baixa reflexão (< 10 %) e
alta produtividade com robôs.
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Via Úmida
Equipamentos: de fluxo denso e fluxo
aerado.
Fluxo denso: bombas a pistão - concreto
lançado na cuba é transportado dentro do
mangote pela bomba. O ar comprimido e o
aditivo são injetados no bico de projeção.
Comprimento do mangote de 80 a 100 m.
Reflexão baixa: < 5 %.
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Via Úmida
Fluxo aerado: bombas a rotor – difere do
via seca apenas pelo concreto lançado na
bomba ser plástico.
Permite via seca também.
Para não ocorrerem entupimentos e
pulsações: mangotes com comprimento
< 30 m, evitar curvas no percurso.
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Materiais
Cimento: qualquer tipo. ARI muito
utilizado no Brasil.
Cimentos muito finos podem ser benéficos
na via úmida (maior coesão) e prejudiciais
na via seca (reagem com a umidade da
areia e o tempo de utilização diminui).
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Materiais
Agregados: resistentes, limpos e não
alongados.
ACI 506-R-90 indica três faixas granulométricas.
Dimensão máxima < 10, 12 e 19 mm.
Graduação com 12 mm é a mais utilizada.
Via Úmida no Brasil: areia (MF = 2,4 a 3,2)
e pedrisco com 9,5 mm.
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Materiais
Aditivos: imprescindível.
Redutores na via úmida (teor de argamassa
elevado – requer mais água).
Aceleradores na via seca e úmida para
aplicação em paredes verticais e tetos.
Resistência mais rápida para túneis.
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Ensaios/Normas
Moldada placa 60 x 60 x 16 cm para
extração de cp testemunhos.
Ensaio de consistência pela agulha de
Proctor – para controlar a consistência do
concreto projetado. Feito imediatamente
após a projeção do concreto, e em intervalos.
Determinação da evolução das resistências a
baixas idades pelo penetrômetro de profundidade constante
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Ensaios/Normas
Determinação da evolução das resistências a
baixas idades pelo penetrômetro de energia
constante.
Diversas normas brasileiras – consultar.
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Métodos de Dosagem
Via seca: não é um concreto plástico, de
modo que suas propriedades não dependem tanto de a/c, e sim mais da
compacidade.
Via úmida: características muito semelhantes ao concreto convencional. a/c é
fundamental.
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Métodos de Dosagem
Dosar um concreto projetado é buscar o
atendimento dos requisitos básicos de
projeto – resistência à compressão e
trabalhabilidade (consistência de projeção) – a um custo mínimo, sem, no
entanto, esquecer as características
exigidas pelo equipamento de projeção
nem as do próprio processo, como a
reflexão.
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Métodos de Dosagem – Via Seca
Cinco etapas:
1) Composição dos agregados e definição
do teor de argamassa ideal
a) determinar a proporção relativa entre
areias (duas) e brita que melhor se
enquadre nas faixas prescritas pelo ACI
506-R-90 (ver Quadro 1).
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Métodos de Dosagem – Via Seca
b) projetar uma placa-teste, com equipamento e mão-de-obra reais, com traço piloto (1:4
– cimento:agregados), conforme NBR
13070 (1994).
Avaliar reflexão, textura superficial,
determinar consistência pela agulha de
Proctor (valores entre 2,5 e 5 MPa),
determinar água/mat.secos por secagem em
frigideira (NBR 13044, 1994).
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Métodos de Dosagem – Via Seca
Se reflexão > 20 % (NBR 13354) ou
textura muito grosseira, aumentar teor de
argamassa e/ou quantidade de areia mais
fina, e repetir tudo.
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Métodos de Dosagem – Via Seca
2) Moldagem das placas para construção
do diagrama de dosagem
a) moldar duas placas-teste com traços
1:3 e 1:5, com água/mat.secos
constante;
b) extrair 3 cp testemunhos (D = 75 mm)
por ensaio de resistência (7 e 28 dias).
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Métodos de Dosagem – Via Seca
3) Construção do diagrama de dosagem e
determinação do traço preliminar
a) com resultados dos ensaios de
resistência, construir o diagrama de
dosagem.
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Métodos de Dosagem – Via Seca
Fig. 8
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Métodos de Dosagem – Via Seca
b) fazer os ajustes necessários para
considerar os efeitos do aditivo
acelerador na resistência de dosagem
(há fórmula para isso);
c) entrar no diagrama e determinar m
preliminar correspondente.
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Métodos de Dosagem – Via Seca
4) Estudo do efeito do aditivo acelerador
a) com o traço preliminar moldar mais
três placas com três teores de aditivo
acelerador;
b) extrair cp para ensaios (7 e 28 dias);
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Métodos de Dosagem – Via Seca
c) nas placas, monitorar a evolução das
resistências iniciais e construir gráfico.
Fig. 9
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Métodos de Dosagem – Via Seca
5) Determinação do traço final
a) com gráfico de resistências iniciais
(Fig. 9), determinar o teor mínimo de
aditivo;
b) Verificar, via fórmulas, se o teor de
aditivo atende às necessidades de
resistência aos 7 e 28 dias).
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Métodos de Dosagem – Via Úmida
O tipo de equipamento empregado
influencia decisivamente nas características da mistura no estado fresco.
No caso de fluxo aerado empregam-se
concretos com abatimentos maiores
(entre 14 e 22 cm), para facilitar
preenchimentos das câmaras do rotor.
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Métodos de Dosagem – Via Úmida
No caso de fluxo denso (bombas a pistão),
a propriedade fundamental é a coesão para
evitar a segregação dentro do mangote.
Fatores importantes no fluxo denso:
teor de argamassa, presença de adições,
curva granulométrica e forma dos grãos
dos agregados.
Possível trabalhar com abatimentos
menores (entre 8 e 12 cm).
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Métodos de Dosagem – Via Úmida
1) Estabelecimento do consumo de
cimento da mistura e definição do traço
piloto
Há necessidade de finos para facilitar o
bombeamento (cimento entre 400 a 500
kg/m3).
a) partir do traço piloto 1:3,7:0,5
(cimento:agregados:água);
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Métodos de Dosagem – Via Úmida
b) trabalhar com duas areias e uma brita,
e atender faixas do ACI 506-R-90 (buscar
granulometria uniformemente distribuída
para fluxo denso, para facilitar bombeamento);
c) fazer concreto com aditivo plastificante, e ajustar se necessário para
alcançar abatimento para bombeamento.
Moldar cp.
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Métodos de Dosagem – Via Úmida
Alterar para aditivo superplastificante se
necessário.
Ajustar coesão (alterando proporção entre
areias, e/ou substituir parte do cimento
por material fino (sílica ativa, metacaulim, etc.).
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Métodos de Dosagem – Via Úmida
2) Produção das misturas adicionais
necessárias à construção do diagrama de
dosagem
a) com mesmo traço fazer duas novas
misturas variando a/c (0,4 e 0,6) e aditivo
plastificante. Moldar cp e ensaiar;
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Métodos de Dosagem – Via Úmida
3) Construção do diagrama de dosagem e
determinação do traço preliminar
a) no diagrama,
determinar a/c;
Fig. 10
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Métodos de Dosagem – Via Úmida
4) Estudo do efeito do aditivo acelerador e
da projeção
a) com traço preliminar moldar três placas
com diferentes teores de aditivo acelerador, e monitorar as resistências iniciais;
O aditivo deve endurecer o concreto
minutos após a projeção, e garantir o não
desplacamento das camadas de concreto
recém-lançadas.
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Métodos de Dosagem – Via Úmida
5) Determinação do traço final
Com a quantidade mínima de aditivo
acelerador e a resistência de dosagem
correspondente, tira-se a/c no diagrama
de dosagem, bem como o teor de aditivo
plastificante.
Podem ser necessários pequenos ajustes
no campo.
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Obras e Pesquisas
Revestimentos em túneis na segunda
pista da Imigrantes;
Túnel sob a Av. Faria Lima;
Vários outros.
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