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2151 – CONCRETOS ESPECIAIS

CONCRETO PROJETADO

Prof. Dr. PAULO SÉRGIO DOS SANTOS BASTOS(wwwp.feb.unesp.br/pbastos)

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTAUNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTAUNESP - Campus de Bauru/SPUNESP - Campus de Bauru/SPFACULDADE DE ENGENHARIAFACULDADE DE ENGENHARIA

Departamento de Departamento de EngenhariaEngenharia Civil Civil

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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.1227-1257.

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CONCRETO PROJETADO

Definição: “concreto com dimensão máxi-ma 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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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 opera-ções de lançamento e adensamento do concreto.

CONCRETO PROJETADO

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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 pré-históricos (museu em Chicago).

CONCRETO PROJETADO

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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.

CONCRETO PROJETADO

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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 siste-mas computadorizados.

CONCRETO PROJETADO

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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 abasteci-mento na máquina de projeção.

PROCESSOS DE PROJEÇÃO

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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”.

Via Seca

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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.

Via Seca

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Projeção perpendicular ao alvo, para reduzir reflexão e aumentar compacidade do concreto.

Projeção com movimentos circulares ou pendulares.

Via Seca

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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.

Via Seca

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Desvantagens:

- alto nível de reflexão (10 a 35 % paredes verticais, 20 a 50 % teto);

- formação de poeira;

- qualidade muito dependente da experiên-cia da mão-de-obra;

- concreto tende a ser mais heterogêneo.

Via Seca

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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.

Via Úmida

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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 %.

Via Úmida

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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.

Via Úmida

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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).

Materiais

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Agregados: resistentes, limpos e não alongados.

ACI 506-R-90 indica três faixas granulo-métricas.

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.

Materiais

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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.

Materiais

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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 profun-didade constante

Ensaios/Normas

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Determinação da evolução das resistências a baixas idades pelo penetrômetro de energia constante.

Diversas normas brasileiras – consultar.

Ensaios/Normas

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Via seca: não é um concreto plástico, de modo que suas propriedades não depen-dem tanto de a/c, e sim mais da compacidade.Via úmida: características muito seme-lhantes ao concreto convencional. a/c é fundamental.

Métodos de Dosagem

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Dosar um concreto projetado é buscar o atendimento dos requisitos básicos de projeto – resistência à compressão e trabalhabilidade (consistência de proje-ção) – a um custo mínimo, sem, no entanto, esquecer as características exigidas pelo equipamento de projeção nem as do próprio processo, como a reflexão.

Métodos de Dosagem

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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).

Métodos de Dosagem – Via Seca

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b) projetar uma placa-teste, com equipamen-to 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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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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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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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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Fig. 8


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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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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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c) nas placas, monitorar a evolução das resistências iniciais e construir gráfico.

Fig. 9


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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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O tipo de equipamento empregado influencia decisivamente nas característi-cas 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.

Métodos de Dosagem – Via Úmida

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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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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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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 bombea-mento);

c) fazer concreto com aditivo plastifi-cante, e ajustar se necessário para alcançar abatimento para bombeamento. Moldar cp.


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Alterar para aditivo superplastificante se necessário.

Ajustar coesão (alterando proporção entre areias, e/ou substituir parte do cimento por material fino (sílica ativa, metacau-lim, etc.).


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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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3) Construção do diagrama de dosagem e determinação do traço preliminar

a) no diagrama,

determinar a/c;

Fig. 10


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4) Estudo do efeito do aditivo acelerador e da projeção

a) com traço preliminar moldar três placas com diferentes teores de aditivo acelera-dor, 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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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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Revestimentos em túneis na segunda pista da Imigrantes;

Túnel sob a Av. Faria Lima;

Vários outros.

Obras e Pesquisas

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