Manual de Vibraçãode Concreto

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CimentoQuilo a quilo este é o ingrediente mais caro noconcreto. Vários tipos de cimento estão disponíveispara satisfazer a diferentes critérios de construção.

Teor de água — curaA fim de iniciar o processo de hidratação, é necessária a águapara atuar como um catalisador. O teor de água determinaa resistência, a capacidade de manuseio e de assentamento("slump") da mistura. Um acréscimo no teor de águamelhorará a capacidade de manuseio do concreto masdiminuirá a sua resistência máxima e durabilidade. Porexemplo, uma mistura padrão com 4 galões (15 litros) deágua para um saco de cimento, ou uma relação A/C de0,36 (razão de água para cimento), produz uma resistênciaà compressão de 6.300 lb (2.860kg).Cinco galões (18,8 litros), ou umarelação A/C de 0,44, a reduzpara cerca de 5.100 lb (2.315kg),uma resistência 21% menor.

Uma cura adequada tambémé importante para a relativaresistência e durabilidadedo concreto. Vários métodosde cura são recomendadospelo ACI (Instituto Americanode Concreto) a fim de controlara retenção de água na laje.28 dias é considerada areferência para maximizar aresistência do concreto erepresenta 96% a 98% da resistência total durantea sua vida útil. Uma cura inadequada causaráexcessiva perda de água, resistências mais baixasà compressão, redução de volume e fissuração.

AgregadosAgregados consistem de pequenas partículas, tais comopedras, que são classificadas de duas maneiras, finas egraúda, e constituem o maior volume dos ingredientes doconcreto (tipicamente 70%).A quantidade de cimento usado para uma determinadaárea depende do tamanho do agregado — mais fino oagregado, maior a área da superfície. Também, a formado agregado afeta a quantidade de vibração necessária,visto que o agregado de forma irregular retém mais ar doque aquele de forma lisa.

Vibração (Consolidação)Exatamente após o lançamento, o concreto contématé 20% de ar retido. A quantidade varia de acordo com

o tipo da mistura, seu assentamento("slump"), o método de lançamento, otamanho da forma, e a quantidade deferragem utilizada na estrutura.A vibração do concreto pode tornarmelhor a resistência do concreto àcompressão por cerca de 3% a 5%para cada unidade percentual dear removido.A vibração consolida o concreto emdois estágios: primeiro pelo movimentodas partículas de concreto, e entãopela remoção do ar retido.A vibração assenta o concreto

sujeitando as partículas individuaisa uma rápida sucessão de impulsos,

causando movimento diferenciado (cada partícula semovendo independentemente da outra). As partículasse consolidam à medida que o ar retido é forçado paraa superfície, permitindo que o concreto flua nos cantos,

Concreto é a combinação de quatro componentes básicos:

água, cimento, areia (agregado fino) e pedra (agregado graúdo).

Quando misturados junto, ocorre hidratação ou cura, onde a pasta de

cimento atua como uma cola ligando todos os agregados próximos.

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TESTE DE ASSENTAMENTO ("SLUMP")

em torno das ferragens e se comprima contra aparede da forma.Isso elimina vazios (poros) e traz a pasta à superfíciepara ajudar no acabamento. Já que o concreto fluimelhor com vibração, a mistura pode conter menoságua, proporcionando desse modo maior resistênciaao produto acabado.

Até que ambos os estágios de vibração sejam concluídos, oconcreto não estará plenamente consolidado. Se o vibradorfor retirado muito cedo, algumas das bolhas menores nãoterão tido tempo suficiente para chegar à superfície.

A seguir estão os termos usados no processo de vibraçãode concreto:

FORÇA CENTRÍFUGA — medida da capacidade paramover a mistura baseada na velocidade de rotaçãoe tamanho do rotor excêntrico. Quanto maior a força,mais fortemente a mistura pode ser movimentada.

AMPLITUDE — medida do maior afastamento alcançadopela garrafa do vibrador desde o eixo estático; importantepara grandes misturas de agregado.

FREQÜÊNCIA — medida em vibrações por minuto, ouVPM, a velocidade na qual a cabeça de vibração semove dentro dos seus limites de amplitude. Vibradoresde VPM alta (até 12.000 VPM) atuam primeiramente

nas partículas finas. Isso é o ideal porque amaioria do ar retido ocorre em torno dessaspartículas. VPM alta dá à pasta de cimentoa oportunidade de envolver essas partículasfinas após o ar ser removido, ajudando assim aunificar a massa. Freqüência liqüefaz ou move amistura de concreto. Quanto maior a VPM, maiora capacidade para liqüefazer misturas grossas.

Assentamento ("Slump") do concretoDe acordo com as especificações da estrutura, o concretousado para pisos, paredes, colunas, etc., pode necessitarde uma consistência específica. Na maioria dos serviços,amostras do concreto usado no lançamento são tomadasna betoneira e testadas para determinar se o concreto foipreparado de acordo com as especificações exigidas. Umdesses testes é conhecido como "teste de assentamento("slump")". Várias amostras são tiradas de um mesmo loteda mistura a intervalos regulares durante o lançamento. Oconcreto é colocado em uma forma cônica e agitado para assentar o conteúdo (ver Teste de Assentamento ("Slump")abaixo). O cone é retirado e colocado próximo ao concretomoldado pelo cone (Figura 5). Uma régua é colocada sobreo cone, se estendendo ao longo do concreto próximo a ele,e o “assentamento ("slump")” é medido após cerca de1½ minuto.

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11111 22222 33333 44444 55555 66666 77777 88888

COLUNA Valor sugerido de Valor aproximado de

pol (mm) vibrações pol (mm) lb (kg) pol (cm) de concreto

Diam. da Freqüência Amplitude Força Raio de Taxa de

por minuto jd/h (m/h)

GRUPO cabeça recomendada média centrífuga ação aplicação Aplicação

11111 3/4 - 1 1/2 9000 - 15000 0,015 - 0, 03 100 - 600 6 - 24 5 - 15 (20 - 40) (0,4 - 0,8) (45 - 272) (15 - 61)

Concreto plástico e fluente em membros muito finos e locaisconfinados. Pode ser usado para suplementar vibradoresmaiores, principalmente em serviço protendido ondecabos e dutos causam congestionamento nas formas. Tambémusado para fabricação de corpos de prova de laboratórios.

222221 1/4 - 2 1/2 8500 - 12500 0,02 - 0,04 300 - 1000 20 - 32 12 - 45 (30 - 60) (0,5 - 1,0) (136 - 453) (51 - 81)

Concreto plástico em paredes finas, colunas, vigas, estacas premoldadas, lajes finas e ao longo de juntasde construção. Pode ser usado para suplementarvibradores maiores em áreas confinadas.

33333 2 - 3 1/2 8000 - 12000 0,025 - 0,05 700 - 2000 28 - 48 24 - 60 (50 - 90) 0,6 - 1,3 (317 - 907) (71 - 122)

mConcreto plástico grosso (assentamento ("slump") menor que3 pol [80mm]) em construções gerais tais como paredes,colunas, vigas, estacas premoldadas e lajes pesadas. Vibraçãoauxiliar adjacente para formas de concreto massa e pavimentos.Podem ser montadas em conjunto para produzir vibraçãointerna em extensão total de lajes de pavimentos.

Vibradores de concretoVibradores de concreto se dividem em duas categoriasprincipais: externo e interno.

VIBRADORES EXTERNOS são fixados diretamentena forma de concreto, vibrando desse modo o concretoatravés da forma.

FAIXA DE CARACTERÍSTICAS, DESEMPENHOE APLICAÇÃO DE VIBRAÇÕES INTERNAS

O assentamento ("slump") é a distância que o concretobaixa após o repouso por um período de tempo.

Quanto mais o concreto baixa, maior é o assentamento ("slump") e mais molhada a mistura. Mistura com baixo "slump"(0-2" [0-5cm]) é considerada “dura”. Estas misturas necessi-tam o máximo cuidado para consolidação. 2" a 4" (5 a 10cm)é considerado um "slump" baixo/médio; um "slump" de4" a 6" (10 a 15cm) é uma mistura macia ou molhada eé provavelmente a mais largamente usada; acima de 6"(15cm) é considerada uma mistura corrente. Estas designaçõesde assentamento ("slump") são aproximações, geralmenteaceitas como “regra teórica” e necessárias na escolhado vibrador adequado para a aplicação.

VIBRADORES INTERNOS utilizam uma cabeça devibração que é colocada diretamente na mistura deconcreto. Vibradores internos classificam-se em duascategorias principais: eixo flexível e alta freqüência.

VIBRADORES DE EIXO FLEXÍVEL consistem de um motorconectado a uma estrutura flexível de eixo com núcleo dearame de aço e com uma cabeça na outra extremidade doeixo. O motor gira o eixo, o qual gira a cabeça. Vibradoresde eixo flexível têm aplicações específicas, tais comopequenos lançamentos que requerem uma quantidademínima de vibração (i.e. lajes finas, paredes estreitas,

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VIBRADOR DEEIXO FLEXÍVEL

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bases e pequenas sapatas). nesses casos vibradores deeixo flexível são usualmente suficientes. Em lançamentoscom concentração de ferragem pesada, eixos flexíveispodem ser usados já que cabeças de diâmetros pequenos(7/8" a 2") [2 a 5cm] podem evitar o levantamento de

Concreto duro não pode ser usado nesta situação;assentamentos ("slumps") de concreto de 3" (7,6cm) oumais são comumente vibrados com o eixo flexível.

VIBRADORES DE ALTA FREQÜÊNCIA são assimchamados devido ao requisito elétrico de 180 Hz (ciclos

por segundo) indicando que a corrente alternada invertede direção 180 vezes por segundo. (Não ser confundidacom a velocidade VPM de vibradores também conhecidoscomo “alto ciclo” ou “alta freqüência".) Isto permite o uso deum motor de indução, que pode fornecer tanta potênciaem pequeno volume quanto motores universais. Comeste motor de pequeno tamanho, o rotor excêntrico podeser acoplado diretamente ao motor que está dentro dacabeça blindada, eliminando a necessidade de um eixoflexível. (A comprida mangueira de manobra entre omotor/cabeça e a fonte de energia contém somentefios elétricos.) Isto permite que o vibrador de alto ciclo sejausado em concreto com assentamentos ("slumps") de 1"a 3" (2,5 a 7,6cm), especialmente em situações de produção.

Por que vibradores de alta freqüência?Devido à natureza do motor universal, os motores devibradores de eixo flexível perderão continuamente potênciaà medida que a carga aumenta. Quanto mais resistentea carga [tal como em concreto de baixo assentamento("slump") ], maior a potência perdida. A principal vantagemé que o motor de indução de 180 ciclos usadonos vibradores de alta freqüência perderãosomente cerca de 5% de sua VPM sobcarga. Além disso, o eixo flexível criaráperda de carga por atrito em cada curva,

vindo a reduzir a VPM efetiva na cabeça. A diferençaé um "slump" de baixo a médio do concreto. Um vibradorde alto ciclo operará com aproximadamente 10.800VPM até mesmo em baixo "slump" (o concretose movimenta melhor entre 10.000 e 11.500 VPM).Em uma mistura dura, um eixo flexível irá operar comcerca de 9.000 VPM ou menos, fazendo o operadordemorar-se mais no concreto. Além disso, o alto ciclocria uma maior força centrífuga e tem uma cabeça maiscomprida, sujeitando mais o concreto à vibração.Estes fatores permitem ao operador atuar em umvolume maior da mistura.Aplicações de vibradores de alta freqüência incluemqualquer serviço que requeira concreto com baixoa médio "slump", incluindo barragens, grandes murosde contenção, lançamento de lajes em edifícios altos elotes de estacionamento, paredes inclinadas, e outros

Vibrador Micon de alta freqüênciaVibrador Multiquip de alta freqüência totalmentepatenteado e controlado por computador (Micon) é omaior avanço tecnológico permitindo aos empreiteirosmaximizar a sua produtividade. O Micon fornece odesempenho de um vibrador de alta freqüênciaenquanto oferece muitas características exclusivas.

Por que Micon de alta freqüência?Uma vantagem do Micon é que ele utiliza correnteelétrica padrão de 60 Hz em vez de geradores especiaisde 180 Hz que são necessários para alimentar vibradoresde alta freqüência. O controlador Micon converteautomaticamente a corrente de 60 Hz a 120 Volts paraa corrente de 400 Hz a 58 volts necessária ao motor.

Um microcomputador localizado dentro do controladorfunciona como um “cérebro” do Micon, monitorandoo desempenho do vibrador enquanto submerso noconcreto. Isto o capacita a operar com incomparável

VIBRADORMICON DE

ALTA FREQÜÊNCIA

VIBRADOR DEALTA FREQÜÊNCIA

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ferragens (ver tabela na página 3).

tipos de serviço padrão em construção.

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eficiência e atinge uma consolidação superior doconcreto independentemente das condições deassentamento ("slump"). Por exemplo, um vibradorconvencional colocado em uma mistura dura sofrerádiminuição na freqüência e na RPM. Com o Micon, estaperda é detectada pelo controlador que sinaliza ao motorpara aumentar a sua velocidade com a finalidadede compensar a perda. Sua capacidade de manter afreqüência até 12.000 VPM o torna ideal para condiçõesde assentamento ("slump") zero.O controlador protege contra problemas comunstais como sobreaquecimento, queima do motore oscilações de corrente. Sensores embutidosmonitoram constantemente o sistema, parandoo motor ao primeiro sinal de um problema.

Vibradores externosVibradores externos fixados diretamente à parede da forma e consolidam sem de fato tocar o concreto (porisso, “externo”). Vibração externa é preferida em situaçõesonde colunas ou concretagens pesadas de ferragempodem causar emaranhamento da cabeça de umvibrador interno. Vibradores externos são úteis naprodução de premoldados, uma vez que eles podempermanecer colocados e assim economizar trabalho.

Vendendo vibradores de alta freqüênciaQuando a primeira tecnologia de vibradores de alta freqüênciase tornou disponível, os novos vibradores necessitavam degeradores especificamente projetados para esta finalidade(240 volts, 3 fases, 180 Hz) com alguma energia auxiliar dede 115 volts em CC. Estes geradores de alta freqüênciacom finalidade única eram grandes, pesados e caros; seuuso era estritamente limitado a aplicações de alta freqüência.No passado, vendas de vibrador de alta freqüência erammínimas devido às restritivas exigências de suprimentode energia. No entanto, os empreiteiros preferiam usaralta freqüência pelas seguintes razões:

Menos manutenção que as unidades de eixo flexível.Maior e mais consistente força centrífuga (e área decompactação) do que nos de eixo flexível.

Elimina o problema do motor cair dentro da misturade concreto ou da mistura penetrar no motor.Perda da RPM nominal sob carga.Índices de produtividade melhores que os do eixo flexível.Maior capacidade de operar misturas duras e serviçosem grande escala.

A introdução dos geradores Multiquip de 60/180 ciclos sérieGDP permite que o empreiteiro use uma única máquinatanto para aplicações gerais a 60Hz quanto para suprimentoem alta freqüência (180Hz). Geradores Multiquip de 60/180ciclos são inigualáveis nisso por serem mais leves, muitomenos caros e oferecerem mais características padronizadas— a um preço de tabela mais baixo — que outras marcas.Vibradores Multiquip de alta freqüência são ideais paraempresas de aluguel por poderem operar em uma extensafaixa de aplicações de vibração de concreto e poderem serenergizados pelo mesmo gerador usado para ferramentasde CA. E eles são construídos com mancais grandes eresistentes, permanentemente lubrificados fará garantirdesempenho máximo, durabilidade e longa vida útil.Sistemas Micon para os vibradores de alta freqüência sãoprojetados para executar serviço contínuo em concreto deassentamento ("slump") baixo ou zero. Estas unidades estãotambém disponíveis com uma extensão de cabeça de vibradorrígida que incorpora um tubo de extensão preso diretamente àcabeça. Em certas ocasiões onde a mangueira de operaçãoé muito flexível para posicionar a cabeça do vibrador (emlocais apertados ou em paredes oblíquas das formas), aextensão da cabeça (5,8" [15cm] de comprimento) permiteao operador posicionar a cabeça nos locais precisos, dando aadequada consolidação ao concreto. O sistema Miconfornece ao operador todas as vantagens dos vibradoresde alta freqüência além de desempenho adicional ea capacidade de utilizar um suprimento de energia de120 volts, a 60Hz.

Na venda de vibradores de concreto, elimina a possibilidadede superequipar ou subequipar os clientes, utilizando ainformação acima para determinar aplicações específicasde trabalho. Dados necessários incluem a dimensão daforma, o material da forma, o assentamento ("slump") doconcreto, a extensão da concentração de ferragens, onúmero de lançamentos necessários e a disponibilidade desuprimento de energia no canteiro de obras.

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Procedimentos para vibraçãoAntes de usar um vibrador, cheque se a operaçãoe as VPM estão adequadas usando um simplestacômetro manual (tipo fio).É de boa prática ter sempre um vibrador dereserva na obra.Para concreto em paredes e colunas, aplicar emvárias profundidades, usualmente 12" a 24" (30a 60cm). Vibrar a primeira elevação no sentido dofundo da forma de tal modo que a força de vibraçãose estenda lateralmente a partir da cabeça, nãoabaixo da ponta da cabeça. O vibrador deve sersempre usado verticalmente.Aplique o vibrador primeiramente dentro dos níveismais altos do concreto, e quando uma superfície maisou menos plana for obtida, introduza-o a intervalos regu-lares (de 1½ vezes o raio de influência) para consolidação.Observe a ação da vibração na superfície paracalcular o raio, o coloque adequadamente de modoa criar uma superposição; é melhor errar para o ladode mais sobreposição do que ela não ser o suficiente.

Vibrar com a cabeça totalmente submersa noconcreto, mantendo consistência de espaçamentoe de tempo de vibração.Mantenha o vibrador parado por 5 a 15 segundosdependendo da mistura e da força do vibrador.Tempo menor não permitirá a consolidação oua liberação do ar retido; e tempo muito maior poderácausar segregação, raias de areia e/ou perda dear retido. A superfície deverá ficar coberta com umafina camada de pasta (argamassa) e bolhasde ar não mais deverão surgir na superfície.Retire o vibrador lentamente de tal modo que o concretose preencha atrás da cabeça. Na aplicação paraa elevação seguinte, insira o vibrador pelo menos6" (15cm) dentro da última elevação para fazer ajunção das camadas — isso elimina juntas frias.Nunca use vibrador para esparramar concreto esempre o mantenha a uma distância de 2" (5cm)das paredes das formas e das lajes de fundo.

GERADOR MULTIQUIP DE ALTA FREQÜÊNCIA 60/180GDP-5000H

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Vibradores Stow de eixo flexívelmotores elétricos de 1, 2 e 3HPmotor Honda a gasolina de 5,5HPEixos flexíveis de 2 a 21 pés (0,6 a 6,4m)Cabeças de 7/8" a 2 5/8" (2,2 a 6,7cm)

Vibradores Mikasa de eixo flexívelmotores elétricos de 2 e 3HPHonda de 5,5HPEixos flexíveis de 3 a 21 pés (0,9 a 6,4m)Cabeças de 7/8" a 2 3/8" (2,2 a 6,0cm)

Vibradores Mikasa de alta freqüênciamotores de 2,0 e 4,5Acabeças de 2" e 2 3/8" (5,1 e 6,0cm)gerador 5kVA 180Hz/4kW 60Hz

Vibradores de alta freqüência controlados por microcomputador Micon

controladores de 10 e 20Acabeças de 1,25" a 2,8" (3,2 a 7,1cm)

Seleção do vibrador

Peça nossos panfletos coloridos “Vibradores de Concreto”mostrando a nossa linha completa de equipamentos de vibração

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