Produzindo melhor o meu concreto

Marco Antônio de Morais Alcantara 

O mundo da construção civil apresenta hoje muitas nuancias para os casos de produção de concreto, desde os casos de produção através de centrais de concreto com equipamentos sofisticados e técnicos especializados, como também o concreto pode ser virado na obra por operários com a capacitação diversa, utilizando-se também de equipamentos que podem variar desde a enxadas à misturadores com diversas capacidades e sofisticação. Este texto se refere ao evento de extensão universitária realizado em 14 de junho de 2025, na Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira da UNESP.

 

Nos dias atuais a cadeia produtiva tem funcionado de modo a que se adote dois procedimentos: a fabricação do concreto no canteiro de obras, ou a compra de concreto usinado produzido em central de concreto.

 O tipo de obra e a natureza do concreto requerido será importante para a escolha do tipo e a procedência do concreto. Neste sentido, cabe considerar algumas coisas com relação aos casos do concreto virado na obra. Estas coisas têm muito há ver com as seguintes contingências:

(i)                  O primeiro dos fatores está relacionado com os atendimentos de desempenho requeridos para o concreto nos estados frescos e endurecidos.

(ii)                O segundo fator está relacionado com os recentes problemas de escassez de mão de obra, visto que, o ciclo de formação de profissionais na obra tem sido influenciado pela migração de mão de obra para outros setores da sociedade.

(iii)               Ainda se pode considerar os aspectos de custo e de sustentabilidade, onde, a otimização dos materiais permite evitar desperdícios, sobras indesejáveis, e também, alcançar a melhor qualidade da obra, em temos de retração e fissuramento.

 

No sentido das observações feitas, cabe considerar os parâmetros de dosagem do concreto. Normalmente a fabricação de concreto em obras é feita de modo empírico, com ajustes de modo a se alcançar as condições de trabalhabilidade, porém o operador não tem o controle deste processo, senão através do conhecimento dos parâmetros de dosagem do concreto.

 Os parâmetros de dosagem do concreto são basicamente os seguintes: a relação água-cimento, a relação água/materiais secos totais, e a relação agregado total-cimento.  

O primeiro deles diz respeito às condições de resistência mecânica e durabilidade. As condições favoráveis são no sentido inverso da relação água/cimento. Um valor menor para a relação água/cimento proporcionará um concreto com menos vazio internos, e com maior cimentação; por outro lado, um aumento da relação água/cimento poderá implicar em um concreto com um número maior de poros, e capilares que permitirão a passagem da água e fluidos, comprometendo a durabilidade. Dentro das obras correntes as contingências permitem que o valor da ralação água/cimento seja em valores mais baixos da ordem de 0,45, não devendo este valor ultrapassar 0,5, visto que, a partir deste valor, as condições de permeabilidade se alteram em condições exponenciais, comprometendo a durabilidade do concreto.

 Considerando que a água que é incorporada ao concreto cumpre duas funções: a de hidratar o cimento, e a de prover as condições de manuseio; deve-se então considerar não somente os valores recomendados para a relação água/cimento, como também, da relação água/materiais secos. O valor da relação água/materiais secos é prescrito conforme estudos técnicos realizados para diversas regiões, e ele é influenciado pelos seguintes fatores:  tipo de agregado, quanto ao diâmetro máximo, o tipo de superfície e a forma; tipo de adensamento, por exemplo se feito à vibração moderada, enérgica ou à baixa energia. Para o caso de materiais britados ele é dado por 9(%), e para o caso dos materiais naturais, como seixo rolado, ele se situa por volta de 8(%). Considere que, se o seixo rolado em a superfície lisa, e ele é arredondado, a quantidade de água necessária para virar o concreto deverá ser menor do que para o caso do material britado. Também, o diâmetro máximo poderá definir a quantidade de argamassa para recobrir o agregado graúdo, sendo também importante na definição da quantidade de água utilizada no concreto.

 

Estes valores são tabelados através de ábacos e tabelas, conforme os materiais locais e conforme os meios de produção.

Uma vez determinados estes parâmetros, uma condição de igualdade é alcançada da seguinte forma:

 

x = (H%)(1+m)/100  

 Onde

 x= relação água-cimento

H(%) = relação água-materiais secos totais

m= relação agregados total/cimento.

 

O valor da relação agregado/cimento é importante porque ela define o aspecto de custos, pois o custo dos agregados é normalmente menor do que o custo do cimento, e não somente isso, o consumo de cimento quando excessivo pode implicar em efeitos colaterais, como o aumento do calor de hidratação e da fissuração. O aumento do cimento com relação ao agregado não implica no aumento da resistência, pois esta depende da relação água-cimento.

 Então, com base na igualdade apresentada, considera-se que está nos dá sugestões diante das manipulações. No caso de querer aumentar o valor de “m”, em se mantendo a relação água-materiais secos, o valor da relação-água-cimento deverá aumentar, mas então nesse caso o valor da relação água/materiais secos deverá ser diminuída, e o adensamento poderá requerer mais energia, como a vibração moderada.

 

Foi realizada uma experiência prática na oficina na FEIS-UNESP, com base nos parâmetros de dosagem que foram propostos, e da proposta dos materiais.

Foi utilizado o cimento CP II Z, em razão de o mesmo ser o mais encontrado no comércio de Ilha Solteira. Utilizou-se de agregado graúdo britado, com diâmetro máximo dado por 19 mm. Utilizou-se de areia natural, além da água procedente do abastecimento de Ilha Solteira.

Como parâmetros de dosagem adotou-se a relação água materiais secos dada por 9(%), em razão de se utilizar materiais britados. Como valores de “m”, escolheu-se m=4 e m=5, mantendo-se o mesmo valor para a relação água/materiais secos, e, como consequência, os valores da relação água/cimento foram estabelecidos em x=0,45 para o caso de m=4, e 0,54 para o caso de m=5.

 O caso em particular é do concreto ordinário vibrado, portanto não se utilizou de aditivos, com os quais se poderia tirar partido na redução da quantidade de água.

 

A Tabela 1 apresenta as composições e os parâmetros de composição para as duas composições. 

Massa específica aparente (kg/l)
	m=4			m=5
CP	Massa (g)	Massa (kg)	Massa específica aparente (Kg/l)	Massa (g)	Massa (kg)	Massa específica aparente (Kg/l)
1	3670	3,67	2,34	3670	3,67	2,34
2	3700	3,7	2,36	3650	3,65	2,32
3	3650	3,65	2,32	3610	3,61	2,30
4	3640	3,64	2,32	3640	3,64	2,32
5	3650	3,65	2,32	3620	3,62	2,30
		Valor médio	2,33		Valor médio	2,32
		Desvio padrão	0,02		Desvio padrão	0,01
		Coeficiente de variação	0,01		Coeficiente de variação	0,01
		Coeficiente de variação (%)	0,81		Coeficiente de variação (%)	0,54

 

Foram realizados ensaios no estado fresco, em particular o ensaio do abatimento. Este tem por base avaliar a consistência do concreto com base no abatimento do concreto, a partir do seguinte procedimento: é realizado o preenchimento de um cone metálico padronizado, com as dimensões de 20 x 30 cm, fazendo em 3 camadas superpostas, onde cada uma delas recebe 25 golpes com frequência padronizada com o auxílio de uma barra de aço padronizada.  Uma vez terminado o preenchimento, regulariza-se a superfície, razando com uma régua, e então, é feito o soerguimento do cone, lentamente; então o concreto apresentará um abatimento sob a ação do seu peso próprio. Este abatimento tem relação com a consistência do concreto, podendo-se observar tanto concretos rijos, como concretos fluidos.

 

A Tabela 2 apresenta os valores alcançados no ensaio de abatimento para os concretos com m=4 e com m=5.

Tabela 2: Resultados dos ensaios de abatimento

Resultados dos ensaios de abatimento (cm)
	Medidas			Valores médios
m=4	8,5	9,5	7,5	8,5
m=5	8,5	12	13,5	11,33

 

De acordo com os resultados apresentados na Tabela 2, as condições de trabalhabilidade do concreto guardam relação com as condições de consistência do concreto e com as ações do processo de produção. Concretos rijos são adensados com vibração enérgica, enquanto que os concretos plásticos são adensados com vibração moderada, e os concretos fluidos são adensados a baixos valores de energia.

Uma importância também é dada ao ensaio de abatimento porque ele avalia a constância de uma composição, assim como dos materiais utilizados.

O ensaio de abatimento deve ser feito somente com concreto coesivo.

Os concretos apresentando m=5 tiveram valor de abatimento superior aos dos concretos com m=4, dentro de condições iguais com relação à água/materiais secos e as proporções entre os agregados miúdos e os agregados graúdos. Nota-se que com o aumento de “m” para as mesmas condições de H(%) a quantidade de água necessária para a trabalhabilidade se torna maior, e o valor da relação água cimento também se torna maior, diminuindo a influência do cimento como agente de viscosidade.

 Após o ensaio do abatimento, o concreto foi lançado em um carrinho. Não se observou a presença de segregação ou de exsudação nos concretos.

Os corpos de prova foram moldados em moldes de PVC com dimensões de 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura. Foram adensados por meio de vibração com o auxílio de mesa vibratória. Estes permaneceram em uma bancada durante 24 horas, quando então após este período eles eram desformados e acondicionados em câmara úmida para a cura, aguardando os ensaios de ruptura aos 28 dias de cura.  

Quando se deu o tempo de cura, aos 28 dias de idade, os corpos de prova foram rompidos após 24 horas fora da câmara úmida.

Os corpos de prova foram pesados, com o fim de se avaliar a massa específica aparente.

A Tabela 3 apresenta os valores da massa específica aparente para os casos de m=4 e de m=5.

 Tabela 3: Valores da massa específica aparente

Massa específica aparente (kg/l)
	m=4			m=5
CP	Massa (g)	Massa (kg)	Massa específica aparente (Kg/l)	Massa (g)	Massa (kg)	Massa específica aparente (Kg/l)
1	3670	3,67	2,34	3670	3,67	2,34
2	3700	3,7	2,36	3650	3,65	2,32
3	3650	3,65	2,32	3610	3,61	2,30
4	3640	3,64	2,32	3640	3,64	2,32
5	3650	3,65	2,32	3620	3,62	2,30
		Valor médio	2,33		Valor médio	2,32
		Desvio padrão	0,02		Desvio padrão	0,01
		Coeficiente de variação	0,01		Coeficiente de variação	0,01
		Coeficiente de variação (%)	0,81		Coeficiente de variação (%)	0,54

 

Os resultados da Tabela 3 indicam que o processo de produção apresentou padrões de qualidade satisfatórios, com respeito ao processo de fabricação. Verifica-se que que os coeficientes de variação se mostraram muito baixos, dentro do padrão de controle rigoroso.

A Tabela 4 apresenta os valores da resistência mecânica à compressão simples e à tração por meio da resistência à compressão diametral aos 28 dias de cura.

Tabela 4: Valores da resistência mecânica à compressão simples e à tração por meio da resistência à compressão diametral aos 28 dias de cura. 

Resistência mecânica aos 28 dias de cura aos 28 dias de cura
	Resistência à compressão simples (MPa)		Resistência à compressão diametral (MPa)
Valores individuais	m=4	m=5		m=4	m=5
	25,4	19,98	Valores individuais	2,51	1,88
	22,34	16,88		2,24	2,23
	24,86	18,74	Valor médio	2,37	2,05
Valor médio	24,2	18,53	Desvio padrão	0,13	0,16
Desvio padrão	1,34	1,21	Coeficiente de variação	0,05	0,08
Coeficiente de variação	0,06	0,07	Coeficiente de variação (%)	5,45	7,98
Coeficiente de variação (%)	5,54	6,52

 

Com base nas informações da Tabela 4, verifica-se que os valores individuais e valores médios se mostraram superiores para os casos das misturas com m-4. A isso se pode considerar que os valores da relação água cimento se apresentaram inferiores para os casos de m=4, dentro das condições também propostas para H*%).

 Verifica-se também que os valores referentes à dispersão de resultados se mostrou mais relevante para as misturas com m=5. Isto se deve à influência da água na hidratação do cimento, onde para cada 100g de cimento se requer 23 g de água para a hidratação; por outro lado, para 100 g de cimento também são requeridas 23 g para a demanda química deste, de modo que a quantidade de água necessária para poder hidratar 100 g de cimento é da ordem de 46 g. Desta forma, toda água que é incorporada além desta proporção vem a provocar a formação de poros e de fissuração no concreto. Esta proporção representa um valor de 0,46 na relação água cimento, justificando-se porque valores acima de 0,5 vem a comprometer o bom desempenho do concreto.

Pode-se verificar que os valores da resistência à tração por compressão diametral tendem a variar também em relação inversa com valores da relação água/cimento, e tendem a apresentar correlação com os valores da resistência à compressão simples.

 

A Tabela 5 apresenta o resultado da relação entre os valores da resistência à compressão diametral e da resistência à compressão simples.

Tabela 5: Relação entre os valores da resistência à compressão diametral e da resistência à compressão simples

Resistência à compressão diametral / Resistência à compressão simples
m=4	m=5
0,10	0,11

 

Nota-se que os valores da relação se mostra em valores muito próximos, indicando a tendência de correlação entre estas duas variáveis. O valor apresentado para a relação está coerente com os valores apresentados na literatura, refletindo a condição de fragilidade dos concretos. Sabe-se que os valores de resistência à tração dos concretos são da ordem de 10 vezes menores do que os de resistência à compressão.

 

A Tabela 6, por sua vez, apresenta o resultado da relação entre os valores da resistência à compressão simples e do módulo de elasticidade.

Tabela 6: Relação entre os valores do módulo de elasticidade. 

Módulo de elasticidade (GPa)
	M=4	M=5
	50,1	23,45
		29,05
Valor médio		26,25
Desvio padrão		2,68
Coeficiente de variação		0,10
Coeficiente de variação (%)		10,20

Analisando os resultados da Tabela 6 se observa que o valor do módulo de elasticidade apresentado para m=4 tem apenas um valor representado, por problemas técnicos de leitura, se mostra muito superior ao que é apresentado para o caso de misturas com m=5. A isto se pode considerar o valor também muito mais elevado para os valores da resistência mecânica, e que, da mesma forma que para os casos da resistência à compressão diametral, os valores do módulo de elasticidade também guardam relação direta com os valores da resistência à tração.

 

A Tabela 7 apresenta a relação entre os valores da resistência à compressão axial e do módulo de elasticidade.

Tabela 7: Relação entre os valores da resistência à compressão axial e do módulo de elasticidade.

Resistência à compressão axial/Módulo de elasticidade
m=4	m=5
0,496	0,706

 

Dos valores apresentados para a relação entre o valor da resistência à compressão e o módulo de elasticidade, observa-se que o módulo de elasticidade cresce mais com o valor da resistência à compressão para o caso de m=4, do que para o caso de m-5. Isto poderia indicar que os concretos com valores de m=4 são mais rígidos do que os com m=5. Todavia, a base de dados utilizada não nos autoriza a atribuir este julgamento, visto que só se tem um valor do módulo para o caso de m=4.

Então pelo que foi apresentado nesta oficina algumas coisas devem ser consideradas:

A quantidade de cimento a ser utilizada no concreto e a quantidade de água devem estar atendendo um parâmetro que permita favorecer a coesão interna e o manuseio do concreto, havendo limites inferiores para o valor da relação água cimento, geralmente da ordem de 0,45; e a quantidade de água não deve ser excessiva e modo a enfraquecer o concreto ou provocar a segregação e a exsudação.