Dosagem do concreto Abrams versus Ruy - parte 1

3 de outubro de 2013


Vamos ver um trecho da tradução do livro de Duff Andrew Abrams pelo professor Eduardo C. S. Thomaz, “Design of Concrete Mixtures” ( Projeto de misturas de concreto ) Link: http://aquarius.ime.eb.br/~webde2/prof/ethomaz/cimentos_concretos/abrams_dosagem_rev11.pdf

Abrams introduziu, como fatores básicos para a dosagem do concreto o seguinte :
  1.  Relação Água /Cimento
  2.  Módulo de Finura do agregado.
  3.  Abatimento do concreto para medir a trabalhabilidade.( Slump) ( Usava ainda um cilindro e não um tronco de cone.)
As sugestões de Abrams se basearam em mais de 50.000 ensaios realizados em Chicago entre 1914 e 1918. Suas proposições são usadas até hoje, quase 100 anos depois.

É citado logo depois que  muitos métodos diferentes de “proporcionamento” (dosagem) têm sido sugeridos. Os mais importantes podem ser caracterizados por cinco tipos:

1- Seleção arbitrária de um traço
2- Densidade dos agregados
3- Densidade do concreto
4- Análise das peneiras
5- Área da superfície dos agregados(superfície especifica).

Depois é citado que todos os métodos falharam por não dar a atenção adequada à quantidade de água na mistura do concreto e mostrou que a água é, de fato, o ingrediente mais importante, visto que pequenas variações no teor de água produzem mudanças mais importantes na resistência do concreto e em outras propriedades do concreto do que as variações similares dos outros ingredientes da mistura.

Depois começam os estudos de como agir após realizar 50.000 ensaios :

Esses estudos cobriram uma investigação sobre a inter‐relação entre os seguintes fatores:

1. A consistência ( quantidade de água na mistura ).
2. O tamanho e a granulometria dos agregados.
3. A mistura ( proporção dos componentes do concreto).

Bem, paremos agora e analisemos o que foi dito neste último trecho que fica até a terceira página desta publicação:

A quantidade de água é o fator mais importante de uma dosagem é o primeiro fato. O segundo é o tamanho e a granulometria e o terceiro é a proporção.

Aonde quero chegar, é o que devem estar pensando.

Veja agora abaixo os quatro passos do método de dosagem do concreto que venho divulgando:

Primeiro passo: mistura ideal dos agregados com aproximação à curva de Fuller.
Segundo passo: determinação do teor de água da mistura encontrada.
Terceiro passo: obter as formulas de correlação.
Quarto passo: traço final obtido pela fórmula de correlação a/c versus resistência.

Entendam: 
(grifados também a correspondência com o verde e com o vermelho)

 Abrams - quantidade de água >> Ruy - segundo passo, na procura da quantidade ótima de água no EQUIPAMENTO de produção.

Abrams - tamanho e granulometria  >> Ruy - primeiro passo (onde se encontra a dimensão máxima caracteristica-DMC e a teórica-DMT se ajustando a curva de Fuller)

Abrams - proporção >> Ruy - segundo passo - onde se encontra as proporções para os materiais na curva de Fuller

Abrams  introduziu as curvas fator a/c vs resistência >>> Ruy - terceiro e quarto passo obtendo as fórmulas de correlação.

Logo todos os passos para dosagem que venho divulgando, nada mais são que os passos de Abrams realizados a 100 anos atrás, só que feitas com realizações matemáticas ( Solver, equações) e lógicas (quantificar a água no equipamento ). Ainda ficam diversas perguntas, tais como: 
  1. Porque ajustar a mistura dos agregados a curva de Fuller ?
  2. O módulo de finura tem importância e afinal serve para que ? (item 2 em vermelho)
  3. O ensaio de abatimento serve para recebermos concreto em obra?
  4. O ensaio de abatimento serve afinal para que ?
Vou explicar cada um destes items em outras publicações, as perguntas são muito bem vindas a qualquer instante e me ajudam a validar o proposto, assim como tenho ou com sua ajuda tenhamos, que realizar mais e mais ensaios na procura de como quantificar e corrigir a água realmente utilizada no concreto fresco o que seria o Feed-back da dosagem.

Engenheiro Ruy  Serafim de Teixeira Guerra

  





9 comentários:

Cristiano Florentino disse...

Caro Ruy, sou aluno de engenharia civil e técnico de laboratório de concreto. Sempre procurei entender os métodos de dosagem de concreto e hoje tenho uma opinião formada sobre o assunto. (Muito complicados)
Chego a conclusão que em termos de ensaios, como granulometria que me fornece dimensão máxima característica e módulo de finura são simplesmente ensaios de caracterização dos agregados. Não são necessários para um proporcionamento de concreto. Se quero produzir 1 m³ de concreto, este é o volume que me interessa, basta eu saber a resistência que desejo, encontrar a relação água cimento e o restante é simplesmente preenchimento de vazios.
Estou para realizar meu trabalho de conclusão de curso, e o método que utilizarei serão necessários simplesmente a curva de resistência do cimento e as massas específicas dos agregados.
Ensaios são extremamente importantes, mas no meu ponto de vista para caracterização, aceitação ou rejeição mas não para proporcionamento do concreto.
Gosto deste tipo de matéria, parabéns pelo seu blog, e a troca de experiências é muito saudável entre os interessados, se te interessar sobre o método que estou aplicando estou aberto a discussões.
Att, Cristiano - Pontifícia Universidade Católica do Paraná - Curitiba - Paraná.

Guilherme Luiz disse...

É um prazer participar mais uma vez comentando no seu blog. Ruy estou escrevendo TCC sobre a influência do módulo de finura da areia nas propriedades do concreto, o trabalho consiste em rodar um traço referência e a partir dele rodar mais 5 traços diminuindo o módulo de finura da areia.

E lendo a respeito no item 3 e 4 para serve o slump test, ensaio bastante difundido para recebimento do concreto em obra, vemos que nesse caso com o aumento da demanda de água devido ao aumento da superfície específica da areia ele não seria muito eficiente. Como trabalho numa concreteira, as vezes percebo que nem sempre se mantém constante a consistência utilizando a água do traço. E é aí que surge o problema, pois quando não se detecta essas variações nos agregados, acaba que a água é adicionada até que atinja o slump especificado pelo cliente, comprometendo a resistência do concreto.

Portanto o ensaio de abatimento não pode ser encarado como o único parâmetro de recebimento do concreto, temos que avaliar também o fator água/cimento real da mistura evitando assim problemas futuros.

Ruy, como estou escrevendo o tcc, gostaria de saber sua opinião sobre o tema. Desde já agradeço pela atenção e que é de grande valia ao meio técnico essas informações que disponibiza no seu blog, principalmente para aqueles que gostam de "cimentar" uma idéia. Obrigado

ruy guerra disse...

Leia isto:
Não é só a quantidade de água que se procura obter para uma determinada trabalhabilidade, mas também a relação água/cimento, como disse Alfred Hummel que foi categórico ao escrever: "O grau de compacidade ou o volume de poros do concreto se reflete em certo modo nas resistências à compressão e à flexo tração, na absorção de água e na estabilidade contra o congelamento, em sua durabilidade, assim como nos processos de retração e dilatação”.
E também sabemos que os agregados miúdos têm influencia preponderante sobre a plasticidade do concreto, devido a sua elevada área específica, qualquer variação por menor que seja irá provocar alteração significativa no consumo de água.
Quando eu me formei procurávamos fazer concretos com maior dimensão máxima característica e enquadrávamos a mistura em curvas limites com mínimos e máximos, tudo era feito com o intuito de se aumentar a área especifica da mistura final, diminuindo-se a quantidade de água da mistura. Hoje se procura utilizar dimensões características abaixo de 19 mm (e as misturando com brita de 12 mm) e com areias médias, claro que existe neste caso o aumento da área especifica e aumento do consumo de água, mas, surgiram os aditivos que fizeram esta compensação juntamente com melhores adensamentos e com isso temos concreto com menos poros (mais densos) e mais resistentes.
Alguns engenheiros dizem assim: “concreto antigo” e “concreto novo”.
Um estudo mais apurado de módulos de finura mínimos em que a resistência do concreto não oscile seria um bom caminho para este “concreto novíssimo” que você pretende chegar com seu estudo.
Só para constar, a cerca de 25anos atrás eu dirigia uma grande empresa de pré-fabricados e tínhamos uma usina de concreto. Era utilizada nesta concreteira uma brita (que era produzida na própria pedreira desta fábrica) com faixa de 4.80 mm a 6.30 mm Esta tinha a finalidade de reduzir o percentual de areia e fazendo com que se aumentasse a área especifica da mistura, e com isso tínhamos coeficientes de variação muito baixos,
Boa sorte prossiga seu estudo e se possível nos mantenha informados,
Referencias: Estudo Técnico ET67 da ABCP, e o livro Propriedades do concreto de Adam M. Neville (eu os considero a Bíblia de uma concreteira).
Eng. Ruy Serafim de Teixeira Guerra

ruy guerra disse...

Caro Guilherme,
Publiquei vários artigos sobre Slump e venho comentando que não devemos mais utilizar em obra este tipo de ensaio, mas sim outros que venham a garantir a resistência do concreto. Nas obras vem ocorrendo adições de água por não se ter o Slump solicitado pelo cliente surgindo com esta atitude as variações da resistência do concreto, tudo como se o Slump garantisse a resistência do concreto.
Então o recebimento do concreto é a grande questão, todos se esqueceram do Feedback da verificação da água que foi utilizada na dosagem do concreto. Lobo Carneiro é que introduziu o conceito de água/materiais secos, o famoso A%. Este A% deve ser dito nos dias de hoje como sendo a umidade do concreto fresco e deveríamos procurar obter ensaios de custo baixo para a sua verificação, isto porque poderemos garantir a água que foi prevista no projeto de dosagem.
È simples veja: o concreto sai da concreteira com uma umidade menor do que a do projeto e no local da obra faz-se o ensaio de umidade do concreto fresco e se corrige para o valor do projeto de dosagem, simples e fácil...
Todas as perdas de água seriam repostas (umidade interna dos grãos, evaporação, etc.) , mas para isto teremos que validar esta tese e fazer muitos ensaios (com diversas finuras), conforme sugere Guilherme Garcia (Garc & Simonn bureau . consulting . buildings).
A GE tem um aparelho para verificar a umidade do concreto fresco, veja a publicação: http://www.clubedoconcreto.com.br/2013/09/speedy-para-concreto.html
No caso de concreto semi-seco já existem os sensores de umidade para se dosar a água com a umidade do concreto fresco.
Solicitei a Condutiva tecnologia que produz estes sensores se seria possível o desenvolvimento de um aparelho de baixo custo para a utilização em concreto plástico e estão em estudo.( http://www.condutiva.com.br/site2010/)
Temos o ensaio de umidade de agregados miúdos pelo frasco de Chapmam será que não podemos ter um tipo que faça a umidade do concreto? O ensaio pelo frasco de Chapmam nada mais é que quando se adiciona certo peso de agregado em um volume de água, existe um volume de água deslocado e teremos a densidade real do agregado (peso do agregado dividido pelo volume deslocado). Se o ensaio utilizar agregado úmido poderemos obter a umidade do agregado, hoje temos balanças de altíssima precisão e de custo bem baixo, este poderá ser um caminho para se apurar a umidade do concreto fresco A%, obrigado Lobo Carneiro pelo seu A%.
Quanto ao TCC adotando um modulo finura de referencia e depois fazer mais 5 traços reduzindo o módulo de finura teremos um aumento do consumo de água a medida que diminuímos o MF da mistura (aumento da área especifica). Temos os seguinte:
• Quanto seria este aumento no consumo de água é a questão.
• Poderemos fazer variar o percentual de aditivo plastificante ou não fazer nenhuma variação.
• Poderemos fazer um balanceamento do módulo de finura da mistura com um agregado de granulometria entre a brita e a areia, conforme comentei na resposta para Cristiano Florentino logo acima.
Só resta ensaiar e ensaiar e ensaiar...
Bom trabalho,
Eng. Ruy Serafim de Teixeira Guerra

Cristiano Florentino disse...

Caro Ruy, também concordo que o "Slump test" não nos dará garantia de resistência mínima do concreto. Porém se formos determinar a umidade do concreto, como seria a subtração dos aditivos em estado líquido que fazem parte da composição do concreto usinado, neste cálculo por exemplo?
Observação: Nem sempre é utilizado um único aditivo.

ruy guerra disse...

Por enquanto é um estudo, mas vamos ao seguinte (não sei se é válido):
Materiais para ensaio em estudo:
Recipiente transparente de 5lts com uma torneira em 3lts
Recipiente de 3lts
Balança de 5kg sensibilidade de 1gr
Método de ensaio:
Encher o recipiente de 5lts com água e com a torneira fechada em cima da balança
Retirar o ar das paredes (com uma colher)
Abrir a torneira retirando o excesso de água
Fechar a torneira
Zerar a balança (tara)
Retirar para o recipiente de 3lts a metade da agua contida (aproximadamente)
Colocar 2kg de concreto fresco no recipiente (o recipiente está em cima da balança zerada é só pesar os 2kg diretamente)
Retirar o ar balançando e mexendo
Repor a água do recipiente de 3lts vagarosamente no recipiente de 5lts com a torneira
Abrir a torneira
Apuração do resultado:
Peso da amostra 2kg
Peso de água que saiu da torneira X kg = X lts
Logo temos a densidade do concreto fresco
Se descontarmos a densidade de calculo do concreto sem água e sem aditivo teremos a água contida por m3.
Não tive oportunidade de realizar este ensaio com o concreto, já fiz com a brita e deu 100% (densidade real 2.77)
Foi assim: (1/(1-0.64))=2.777 (brita estava com pó de pedra)

(vou publicar as fotos deste ensaio)

Resta fazer no concreto, se puder fazer divulgue para tomarmos conhecimento,

Eng. Ruy Serafim de Teixeira Guerra

Cristiano Florentino disse...

Ruy agradeço, tenho oportunidade de realizar sim. Minha única preocupação é o aditivo, mas realizarei um sem e posteriormente com aditivo para verificação do resultado.

Até mais, qualquer novidade comunico.

Abraços!

Cristiano Florentino disse...

Uma dúvida, a água após a colocação do concreto, terá que passar por sedimentação do cimento? Porque se não 1 litro não será mais 1 kg por estar misturada ao cimento e a massa específica será alterada.

ruy guerra disse...

Devemos procurar repor a água do recipiente de 3lts com cuidado para que o cimento não faça parte
na água da parte final, não tive nenhuma ideia para melhorar e como eu disse é um teste que não sei sua validade. O speedy da GE é para isso, o microondas já fiz teste dosando concreto semi-seco para paver. Pode ser que tenhamos de modificar o recipiente de 5lts, tudo são idéias com a caixa, que não sei ainda se tem validade.

Eng Ruy Serafim de Teixeira Guerra

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