Concreto: Guia de Tipos, Normas NBR e Propriedades

Generalidades do Concreto

Características e Composição do Concreto

O concreto é o material resultante da mistura de agregados (brita, areia) com cimento e água. Por necessidades específicas, são adicionados aditivos químicos que melhoram suas características diante do uso:

• Aceleradores de pega: Encurtam o tempo de cura para que se possa liberar a desforma e agilizar a obra.
• Retardadores de pega: Utilizados para transporte de concreto usinado a grandes distâncias, por exemplo.

De um modo sintético, a mistura dos elementos constituintes do concreto pode ser assim designada:

• Pasta: Cimento + Água
• Argamassa: Pasta + Agregado miúdo (areia)
• Concreto: Argamassa + Agregado graúdo (brita)
• Concreto Armado: Concreto + Armaduras (passiva, ativa, estribos)

A principal característica desejada no concreto é sua resistência à compressão, que se chama FCK.

• F: Relacionado à resistência (do inglês force)
• C: Concreto
• K: Característico (do inglês characteristic)

A norma NBR 6118 estipula um FCK mínimo de 20 MPa (ou 200 kgf/cm²). Nos anos 80-90, era de 13,5 MPa. Para fundações, é aceito 15 MPa, e valores inferiores a isto são permitidos apenas para concretos não estruturais (concreto magro, base de sapatas, contrapisos).

A resistência do concreto endurecido depende de vários fatores, como o consumo de cimento por m³ e de água na mistura, o grau de adensamento, os tipos de agregados e de aditivos. Quanto maior é o consumo de cimento e quanto menor é a relação água-cimento, maior é a resistência à compressão. A relação água-cimento determina a porosidade da pasta de cimento endurecida e, portanto, as propriedades mecânicas do concreto.

(Observação de obra: sem acompanhamento técnico, é comum que os trabalhadores prefiram um concreto muito fluido, a "sopa", que é extremamente trabalhável e fácil de reguar, mas deficiente em resistência). O SLUMP TEST aceito em concreto usinado é de até 11.

Outro fator de sucesso do Concreto Armado (CA) é a aderência entre o aço e o concreto. Sem isto, não existiria o CA. As deformações das barras de aço são semelhantes às do concreto que as envolve, pois possuem módulo de elasticidade e coeficientes de dilatação térmica similares.

A fissura no concreto se dá na zona tracionada. A partir deste momento, entram em ação as barras de aço, que absorvem os esforços de tração. Devido à baixa resistência do concreto à tração (cerca de 10% da de compressão), as barras de aço cumprem a função de absorver esses esforços na estrutura.

Concreto: Preparo e Suas Normas

Pontos importantes que você precisa saber sobre a Norma de Preparo, Controle e Recebimento do Concreto - NBR 12.655.

1. Por que seguir a Norma Técnica?

O profissional que segue as exigências das Normas Brasileiras está dentro da lei. Isto porque, segundo o Cap. V, Seção IV, Art. 39°, inciso 8º do Código de Defesa do Consumidor, todo produto ou serviço só pode ser fornecido quando estiver de acordo com as Normas Brasileiras. Isto inclui o concreto.

2. Todo tipo de concreto deve ser controlado?

Todo concreto com função estrutural (sapatas, vigas, pilares, lajes, etc.) deve ser controlado. Isto significa que os materiais que serão empregados no concreto (cimento, água, areia, brita e aditivos) devem ser previamente analisados antes de sua utilização para garantir a resistência do concreto. Isto vale tanto para o concreto de concreteira (Concreto Dosado em Central) como para o concreto executado na obra. A Norma visa o controle de qualidade adequado do concreto, independente de sua origem.

3. Quem é o responsável pelo controle de qualidade do concreto?

O recebimento e o controle do concreto são de responsabilidade do proprietário da obra ou de seu representante. A Norma exige que os certificados de ensaios de controle de materiais e da resistência do concreto fiquem permanentemente disponíveis às autoridades fiscais durante todo o tempo de construção da obra e, após a conclusão da mesma, pelo tempo previsto na legislação.

4. Quem é o responsável pelo concreto?

Quando o concreto for executado na obra, a responsabilidade cabe ao profissional encarregado pela execução desta (Engenheiro Civil, Arquiteto, Técnico em Edificações). Quando o concreto for de concreteira, é o encarregado da central que assume toda a responsabilidade. Este deve cumprir todas as prescrições desta norma e da NBR 7212 - Execução de Concreto Dosado em Central. Todos os resultados de ensaios devem ficar à disposição dos interessados na Central e devem ser fornecidos sempre que solicitados. A NBR 12654 - Controle Tecnológico de Materiais Componentes do Concreto, lista todos os ensaios que devem ser realizados com a areia, brita, cimento, aditivos e água.

5. Como dosar o concreto?

A dosagem experimental é obrigatória para concretos com FCK ≥ 15 MPa (150 kg/cm²). Portanto, antes de se usar o concreto na obra, deve ser feito um teste em laboratório para comprovar que ele atingirá a resistência especificada pelo calculista. Para isto, a obra ou concreteira deve contar com um laboratório e fornecer amostras de todo o material (areia, brita, cimento, água e aditivos) que será utilizado. Nestes casos, não se permitem dosagens empíricas (como, por exemplo, o traço 1:2:4). Para concretos com FCK superior a 25 MPa (250 kg/cm²), a medida dos materiais deve ser em massa. Toda vez que mudarem os fornecedores dos materiais, o traço deverá ser reestudado.

6. Existe alguma exigência para consumo mínimo de cimento?

Quando o concreto for dosado em volume (caixas, latas, etc.) e não em massa (balança), com estimativa da umidade da areia (isto só é permitido para concretos com resistência até FCK 20 MPa), exige-se um consumo mínimo de 300 kg/m³ (em geral, 6 sacos de cimento por metro cúbico de concreto). Para concreto de FCK 10 MPa preparados com traços pré-estabelecidos (empíricos) e para concretos de resistências maiores que FCK 15 MPa, exige-se dosagem racional, ou seja, traços calculados e testados a partir de ensaios normalizados. Exige-se, ainda, o controle da quantidade de água através do ensaio de abatimento (slump-test).

7. Os ensaios prévios são suficientes ou existem outros?

Além dos ensaios prévios, a Norma exige que para todo o concreto estrutural sejam realizados ensaios de rompimento de corpos de prova para cada lote de concreto, como controle da resistência do concreto da estrutura.

Tabela para formação dos lotes:

(*) Pilares, placas, vigas de transição, tubulão, brocas, blocos de fundação.
(**) Lajes, vigas, paredes de caixa d'água, escadas.
(1) Este período deve estar compreendido no prazo total máximo de 7 dias, incluindo as interrupções para tratamento de juntas.

Para cada lote formado, exige-se o mínimo de 6 exemplares extraídos de diferentes amassadas (betonadas). Cada exemplar deve ter, no mínimo, 2 corpos de prova para cada idade. Define-se lote como sendo o volume de concreto que será avaliado, devendo ser uniforme (mesmo traço e dosado na mesma central).

8. Corpos de Prova – Cuidados

A ruptura de corpos de prova de concreto é o ensaio mais importante para atestar a qualidade do concreto. O preparo deve ser feito adequadamente (NBR 5738), evitando que resultados falsos causem problemas. As recomendações abaixo são importantes:

Antes da Moldagem - Verifique:

• Local adequado à moldagem, protegido de sol, chuva, vento e livre de vibrações.
• Se o moldador é habilitado. Evite mudar de moldador.
• Os equipamentos: molde, haste, concha, colher de pedreiro, régua metálica, etc.

Durante a Moldagem - Verifique:

• O critério de amostragem (tabela do item 7).
• A qualidade da amostragem: retire após descarga de 0,15 e antes que tenha descarregado 0,85 do volume transportado.
• A consistência do concreto pelo abatimento do tronco de cone (NBR 7223).
• A distância do local de moldagem para o local de permanência dos corpos de prova nas primeiras 24 horas; evitar choques e inclinação.
• A uniformidade da amostra e o volume adequado (1,5 vezes o volume necessário).
• Elaborar 2 corpos de prova, no mínimo, para cada idade de ensaio.
• Moldar conforme a NBR 5738. No caso de Corpos de Prova Cilíndricos com dimensão de 150 mm, moldar em 3 camadas com 25 golpes cada.
• Vibrar com a haste após o adensamento de cada camada.
• O perfeito acabamento do topo.
• Cobrir os corpos de prova após a moldagem.
• Que os corpos de prova sejam perfeitamente identificados, evitando riscar sua superfície.

Depois da Moldagem - Verifique:

• As condições de armazenamento durante as primeiras 24 horas.
• Que durante a desmoldagem os corpos de prova não sofram golpes.
• Que após a desmoldagem sejam identificados sem alteração da superfície.
• Que sejam transportados com cuidado até o laboratório, evitando-se a microfissuração.

9. Como saber se a peça concretada atingiu a resistência?

Através do item 7.2.3 da NBR 12655, que descreve como deve ser realizado o controle estatístico do concreto após o rompimento dos corpos de prova. O resultado deve ser comparado com o valor do FCK especificado pelo calculista.

10. Os resultados dos ensaios devem ser guardados?

Sim. Segundo a NBR 12655, todos os resultados de verificação das propriedades do concreto e de seus materiais, ou eventuais correções de ajuste, devem permanecer sob os cuidados do profissional responsável pela execução da obra e à disposição da fiscalização, no próprio canteiro de obras. Além disto, devem ser arquivados e preservados de acordo com a legislação vigente.

Tipos de Concreto

• Concreto Convencional: Utilizado na maioria das obras civis, deve ser lançado por método convencional. É de consistência seca e sua resistência varia de 10,0 a 40,0 MPa.
• Concreto de Alto Desempenho: Elaborado com adições minerais (sílica ativa, metacaulim) e aditivos superplastificantes. Aplicado em obras especiais, aumenta a durabilidade e vida útil.
• Concreto Bombeável: Com dosagem apropriada para bombas de concreto, evitando segregação. Aplicado em obras civis em geral, agiliza a execução.
• Concreto de Alta Resistência Inicial: Atinge grande resistência com pouca idade, acelerando a obra. Usado em pré-moldados e situações emergenciais.
• Concreto de Pavimento Rígido: Requer resistência à tração na flexão e ao desgaste superficial. Aplicado em estradas e vias urbanas.
• Concreto Pesado: Possui alta densidade (2800 a 4500 kg/m³) devido a agregados especiais (hematita). Usado como contrapeso e isolante radioativo.
• Concreto Projetado: Lançado em alta velocidade sobre uma superfície, compactando-se. Usado em túneis e contenção de encostas.
• Concreto Leve Estrutural: Com peso específico reduzido e bom isolamento termoacústico. Usa agregados como isopor ou argila expandida.
• Concreto Leve: Densidade de 400 a 1800 kg/m³. Usado para enchimento, regularização de lajes e vedação.
• Concreto Fluido: Indicado para peças densamente armadas e fôrmas complexas. Flui facilmente sob seu próprio peso, sem necessidade de vibração.
• Concreto Rolado: Utilizado em pavimentações urbanas (sub-base) e barragens. Compactado com rolos.
• Concreto Colorido: Adicionado de pigmentos especiais para fins estéticos em pisos, calçadas e fachadas.
• Concreto Resfriado com Gelo: Parte da água é substituída por gelo para controlar a retração térmica em grandes volumes de concreto.
• Concreto Autoadensável: De elevada plasticidade, preenche as fôrmas sem vibração. Ideal para fundações especiais e peças delgadas.
• Concreto com Adição de Fibras: Com fibras de nylon, polipropileno ou aço para inibir fissuração por retração e aumentar a resistência à tração.
• Concreto Impermeável: Com relação água-cimento controlada (≤ 0,55) e cimento apropriado, para obras hidráulicas e barragens.

Viabilidade do Concreto Armado

O concreto armado é uma solução viável, durável e confiável por três razões básicas:

1. O trabalho conjunto entre concreto e aço é garantido pela aderência entre os materiais.
2. Os coeficientes de dilatação térmica são muito próximos: o do concreto situa-se entre 0,9 e 1,4 x 10⁻⁵/°C, enquanto o do aço é de 1,2 x 10⁻⁵/°C. Com exceção de grandes incêndios, as variações térmicas não causam problemas.
3. O concreto protege o aço da armadura contra a oxidação, garantindo a durabilidade da estrutura através de proteção física (cobrimento) e química (ambiente alcalino).

Breve Histórico

• 1824: Surgimento do cimento Portland, por Joseph Aspdin na Inglaterra.
• 1855: Lambot, na França, coloca barras de aço na parte tracionada para a construção de barcos.
• 1867: Monier desenvolve o concreto armado como o conhecemos, aplicando-o em lajes e pontes de forma empírica.
• 1902: Mörsch desenvolve as primeiras teorias e normas para construções com concreto armado.
• No Brasil, destaca-se Baumgart, o pai da engenharia estrutural brasileira, que projetou o primeiro arranha-céu do país.

Vantagens e Desvantagens

Vantagens

• Economia: É uma das soluções mais econômicas, perdendo para o aço apenas em grandes vãos.
• Versatilidade: Adaptação a qualquer tipo de forma e facilidade de execução.
• Monoliticidade: Excelente solução para obter uma estrutura monolítica, sem ligações.
• Durabilidade: Manutenção e conservação praticamente nulas.
• Resistência: Boa resistência a efeitos térmicos e desgastes mecânicos.
• A resistência à compressão aumenta com a idade.

Desvantagens

• Peso Próprio: Seu elevado peso próprio (aproximadamente 2,5 ton/m³).
• Reformas: Dificuldades em demolições ou reformas na estrutura.

Normas Técnicas e Unidades

Principais Normas (NBR)

• NBR 5738: Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto.
• NBR 5732: Cimento Portland Comum.
• NBR 5736: Cimento Portland Pozolânico.
• NBR 6118: Projeto de Estruturas de Concreto — Procedimento.
• NBR 6120: Cargas para o cálculo de estruturas de edificações.
• NBR 7211: Agregados para concreto — Especificação.
• NBR 7212: Execução de concreto dosado em central — Procedimento.
• NBR 8953: Concreto para fins estruturais — Classificação por grupos de resistência.
• NBR 14931: Execução de Estruturas de Concreto — Procedimento.

Unidades e Conversões

• 1 kgf ≈ 10 N (9,81 N)
• 1 N ≈ 0,1 kgf
• 1 kN = 100 kgf
• 1 MPa = 10 kgf/cm²
• 1 tf = 1000 kgf = 10 kN
• 100 kgf/cm² = 1 kN/cm²