Resistência à compressão do Concreto
A determinação da resistência à compressão do concreto é feita, levando à rotura provetes cúbicos de 20 cm de aresta, feitos com uma amostra colhida no decurso da betonagem, compactados de modo análogo ao empregado na obra e conservados, a seguir à desmoldagem, em água à temperatura de 20º. Se como às vezes acontece, se empregarem provetes com outra forma e outras dimensões, é necessário converter a resistência obtida naquela que se obteria se se utilizassem os cubos de 20 cm de aresta, pois são diferentes.
Com efeito, em consequência do atrito entre os pratos da prensa de ensaio e as bases do provete, a expansão transversal deste, quando comprimido verticalmente, está parcialmente impedida, desenvolvendo-se forças laterais de compressão que, conjuntamente com as directamente aplicadas fazem com que a rotura apareça mais tarde do que se verificaria se apenas actuassem as últimas. As regiões sujeitas a este efeito de cintagem constituem duas pirâmides, de base igual à do provete e de altura igual a metade da largura da base. A figura de rotura é constituída por estas duas pirâmides interligadas pelos vértices, havendo destruição de todo o concreto envolvente.
Se o provete, em vez de cúbico é prismático, com altura superior à largura da secção transversal, as duas pirâmides ficam separadas por uma região central onde já não se verifica o efeito de cintagem e onde se produz a rotura. Os provetes prismáticos têm o inconveniente de serem mais sensíveis ao efeito de parede nas regiões vizinhas das arestas, sendo preferíveis, por isso, os provetes cilíndricos, que têm, em geral, 15 cm de diâmetro e 30 cm de altura.
A resistência dos cilindros é de cerca de 85% da dos cubos.
A resistência à compressão do concreto cresce com a idade, segundo uma lei logarítmica, podendo considerar-se as seguintes relações médias entre as resistências a diversas idades e aos 28 dias:
- s3 = 0,40 s28
- s7 = 0,65 s28
- s90 = 1,20 s28
- s360 = 1,35 s28
Em rigor, estas relações dependem do valor da resistência, da razão água / cimento e, como é evidente, do tipo de cimento.
Ao aumentar a temperatura ambiente verifica-se uma aceleração da presa e do endurecimento, mas as resistências finais vêm diminuídas, dando-se o contrário com o frio; mas é preciso que a temperatura não seja tão baixa que possa dar lugar à formação de gelo, que pode comprometer irremediavelmente as resistências.
Com vista a obter-se uma maior uniformidade nos resultados, os provetes são mantidos e ensaiados húmidos, embora as resistências obtidas sejam inferiores às que se encontrariam se fossem ensaiados secos.
Resistência à tracção do Concreto
Em certas aplicações do concreto, como por exemplo em pavimentos de estrada ou em pistas de aeródromos, importa sobretudo conhecer a resistência do concreto à tracção.
Procurou-se, inicialmente, efectuar o ensaio sobre um provete com forma semelhante à utilizada para os metais, tendo sido abandonado o processo em virtude da elevada dispersão dos resultados. Hoje, a determinação da resistência à tracção é feita principalmente por via indirecta, levando à rotura por flexão provetes prismáticos, submetidos à acção de cargas concentradas aplicadas a meio do vão ou, numa variante, nos terços do vão, utilizando a fórmula:
st = Mv/I
Uma outra maneira de proceder à determinação da resistência à tracção consiste em comprimir diametralmente um cilindro, método conhecido pela designação ensaio brasileiro. Verifica-se que, excluindo as regiões vizinhas das geratrizes onde se aplicam as forças, se produzem tracções no plano diametral por elas definido, de valor constante igual a
s = 2 P/ p d l
Nos valores da resistência à tracção assume particular relevo a forma do inerte e a natureza das suas superfícies, tendo papel altamente desfavorável a presença de partículas de argila ou outras muito finas que impeçam uma aderência perfeita entre o inerte e a parte de cimento.
Retracção do Concreto
A variação das dimensões das peças de concreto (betão) após a sua colocação em obra, em condições termo-higrométricas constantes e na ausência de qualquer tensão aplicada, chama-se retracção. Este fenómeno é uma consequência, sobretudo, da evaporação da água não fixada pelo ligante, da diminuição da temperatura das peças em consequência da dissipação do calor devido à presa e da circunstância de o volume dos constituintes hidratados do cimento ser inferior à soma dos volumes de água e dos constituintes anidros.
A retracção é tanto maior quanto maiores forem a quantidade e a finura do cimento e, principalmente, o volume de água de amassadura.
Esta é função das dimensões das peças, diminuindo quando aumenta a sua espessura fictícia, definida como o cociente entre a área da secção transversal e o semi – perímetro; nas peças delgadas a retracção é maior.
A retracção é tanto maior quanto menor for a humidade relativa do ar, isto é, quanto mais seco for o ambiente; a conservação do concreto dentro de água é extremamente favorável, podendo verificar-se aumento das dimensões neste caso.
A existência de armaduras contribui para a diminuição dos valores da retracção.
Para diminuir a retracção, deve-se preparar concreto compactos, com o mínimo de cimento, de areia e de água; vibrar fortemente; manter o concreto húmido durante os primeiros dias; impermeabilizar as superfícies em contacto com o ar, por pinturas adequadas; armar o concreto, o que impede ainda a fissuração.
Fluência do Concreto
Por fluência designa-se o aumento progressivo das deformações das peças de concreto armado, em condições termo-higrométricas constantes, submetidas a tensão constante.
A fluência é função da composição do concreto, das dimensões das peças e da humidade ambiente, nos termos já referidos relativamente à retracção. Mas depende também do valor das tensões aplicadas, da idade do concreto quando é posto em carga, variando igualmente ao longo do tempo.
Capilaridade e Permeabilidade do Concreto
O concreto é um material poroso, contendo disseminados na sua massa, por evaporação da água empregada na amassadura a mais do que a necessária para a hidratação do cimento pelas exigências da trabalhabilidade, pela existência de ar emulsionado com os componentes do concreto durante a amassadura, por porosidade dos inertes e pela contracção de volume da pasta consequentes à hidratação, inúmeros vazios ligados entre si por canalículos capilares.
A estrutura porosa do concreto manifesta-se na capilaridade e na permeabilidade, reflectindo-se na sua durabilidade, que pode ser mais ou menos comprometida com a repetição de ciclos de congelação e descongelação, a dissolução dos constituintes e reacções com a água, podendo dar-se a corrosão das armaduras.
Se os diâmetros dos vazios são pequenos, o concreto manifesta forte capilaridade e baixa permeabilidade; se os vazios são de grandes dimensões é elevada a permeabilidade e pequena a capilaridade.
A capilaridade aumenta quando diminui a finura do cimento, aumenta a razão água: cimento e quando existem partículas finas inertes em elevada percentagem.
Durabilidade do Concreto
A durabilidade do concreto é diminuída por acções provenientes das variações de temperatura e humidade, de gases e vapores corrosivos da atmosfera, de águas corrosivas de contacto e de agentes biológicos.
Quando o concreto tiver que suportar com frequência temperaturas inferiores a –5º, pode dar-se a congelação da água existente nos poros do concreto; e a fadiga resultante de sucessivos ciclos de congelação e descongelação pode provocar a progressiva desagregação do material.
As temperaturas elevadas provocam também a destruição do concreto, em virtude da desidratação das constituintes do cimento, de expansões dos inertes ou de diferenças acentuadas entre os coeficientes de dilatação destes componentes.
Do mesmo modo, as variações higrotérmicas podem produzir expansões e contracções diferentes dos inertes e da pasta, conduzindo à deterioração do concreto.
Mas a corrosão mais importante do concreto é de natureza química, por reacção de variados agentes, entre os quais os próprios inertes na presença de outros elementos, com o cimento, que é o elemento mais vulnerável. As causas fundamentais são as reacções com a cal do cimento, incluindo a sua dissolução, e, no caso dos sulfatos, com o aluminato tetracálcico do cimento ou com a alumina do inerte, provocando expansões.
Nas situações de elevada agressividade pode ser necessário tratar as superfícies de concreto, aplicando pinturas plásticas ou de sais minerais, revestimentos betuminosos, folhas de material plástico ou resinas sintéticas.