Hidratação e Microestrutura (Aula 3, Parte 3)

[Música] [Música] vamos olhar para esse gráfico aqui primeiro que eu tenho aqui chega ao misturar e cimento num primeiro momento ele é um fluido não tem resistência mecânica fluido é uma suspensão cuida pode ser mais fluida - cuida mas eu consigo ser botar um esforço nela ela se move eu coloco ela num recipiente bota alguma energia ela fica com o formato do recipiente características de um fluido quando a reação química ou começa ele lentamente aqueles grãos que estavam em suspensão desaparece e passa a formar um sólido e o material começa a ter resistência na medida

que a porosidade de menores então a resistência do concreto vai surgir quando as reações químicas já aconteceram em algum alguma quantidade suficiente para que os grãos formados por hidratação se colhem um dos outros formando uma rede tridimensional e aí eu tenho um sólido à medida que a reação procede à porosidade diminui porque a água passa a fazer parte do sólido ea resistência cresce existe uma reação uma relação é exponencial entre resistência e velocidade uma coisa desse jeito tão pequenas variações de porosidade dão excelentes resultados em termos de resistência tudo que é exponencial tem essa característica

não ser muita coisa boa porque a porosidade está diminuindo porque estou formando os sh hidróxido de cálcio estão formando produtos e hidratá los é isso que está acontecendo se os poros diminui se eu tenho um sistema com muito pó esses a chance estatística desses pobres estarem conectados uns aos outros é muito grande em algum ponto eles vão se tocar se os poros se tocam qualquer fluído gasolina ido consegue penetrar dentro do concreto usando essa rede de pólos interconectada à medida que o volume de poros diminui a chance dos poros e interconectar cai - poros menos

chance de interconectar fora uma fração do volume ea permeabilidade tem que cair ea permeabilidade cai rapidamente é muita gente diz que dá para fazer concreto impermeável é uma bobagem concreto sempre é permeável os engenheiros costumo confundir o fato da superfície ficar seca numa caixa d'água por exemplo está aqui do lado na superfície dela está seca mas ela está sempre perdendo água pela parede dela à superfície fica seca porque a taxa de água que chega à superfície é menor do que a taxa de evaporação concreta é um sistema permeáveis sendo permeável vai ser permeado tudo é

um problema de velocidade muito bem do ponto de vista da engenharia então nos interessa a resistência mecânica rápido não vamos relaxar no livro mesmo livro do método pessoal falando olha é era muito mas muito melhor quando concreto o cimento era mais lento mais próximo dos cimentos romanos nós não temos anos para fazer um andar do edifício isso não existe são de velocidade é bom a velocidade de hidratação depende da composição química do cimento aqui tem mais de 300 e mais rápido mas botei mais pozolana troquei c30 pozolana mais lento botei a história é um pouco

mais lento o cimento é mais grosso tem menos a área superficial para reagir vai ficar mais lento é temperatura regra geral 10 graus e subida da temperatura dobra a taxa de reação química cimento em climas mais quentes hidrata e ganha resistência mais rapidamente desde que permaneça saturado posso curar cimento acima de 100 graus posso posso ter água líquida acima de 100 graus o vapor panela de pressão tão se usa na indústria autoclaves que são gigantescas panelas de pressão aonde eu coloco acima de 100 graus mas o vapor não consegue sair o concreto não consegue cercar

seu eixo de vapor o ambiente e ele hidrata tem algumas implicações de reação química mas dá pra fazer claro na pnas com na cnt nas condições normais de pressão a cem graus o concreto sexual a 60 graus o concreto seca então se eu quiser curar o concreto a alta temperatura eu preciso manter esse concreto dentro de um ambiente saturado de água vocês vão em fábrica de pré-moldados fabricação de blocos aqui em são paulo eles têm câmaras de vapor injeta vapor a 80 90 graus temperatura sobe mas o ambiente está cheio de vapor não tem com

água dentro do concreto evaporar para que lado de fora está saturado carta psicométrica dei uma olhadinha ela funciona bastante bem oi oi tempo a coisa mais rara na vida do ser humano é tempo tá então tem uma frase do caso paul krugman que ganhou o nobel de economia que ele fala na é na economia produtividade é tudo eu tenho uma fábrica um espaço um terreno se eu fizer concreto romano a cada ano eu deixo as minhas formas de contato de pré-moldado faço minhas formas de concreto em de concreto depois de um ano tá duro então

na mesma fábrica de ver um ano para fazer vigas e pilares se eu tiver um concreto convencional em três dias eu consigo transformar se eu botar cura térmica eo molde hoje de tarde e amanhã de manhã eu consigo tirar eu faço um ciclo de 24 horas e às vezes de 12 eu ganho mais dinheiro praticamente com pouco investimento mas hoje eu tenho meus operários desmontam hoje vão transformar daqui uma semana porque eles fazem nesses sete dias é preciso ter outra fábrica do lado para trabalhar enquanto esperam essa tem um custo muito grande velocidade é muito

importante é muito importante bom já discutimos isso aqui diferentes concretos feitos conhecimentos com diferentes teorias e 3gs tem diferentes velocidades de hidratação isso não significa que o sim com o segmento b é mais resistente não significa que no tempo infinito ele vai ser mais resistente essa curva ele está com resistência maior aos mil dias o segmento b porque todos os 3 concretos tiveram a mesma resistência aos 91 dias como aos 91 dias e ainda não tinha completado a hidratação ele segue aumentando cimento consegue entender isso porque é a cimentos b mas não é mais resistente

é mais lento ele é muito mais lento se eu quisesse que a resistência igual no tempo infinito não fiz aos 91 dias e cimento aqui os 91 dias ele já tinha os e já tinha acabado a hidratação já reagiu todo não tinha mais que reagir então ele não ganha mais resistência e se aqui continua reagindo provavelmente nessa formação eu coloquei muito mais de cimento que desse para ter a mesma resistência então cimentos lentos não são mais resistentes não existe diferença significativa entre a resistência mecânica de cimentos com diferentes composições químicas o que governa a resistência

é a morosidade que governa resistência velocidade o que os tipos de cimento governo é a velocidade com que a publicidade é diminuída no final tudo conversa é mais fino resistência mais rápido e por aí vai é mais fino aos um dia uma enorme diferença a finura aos 28 dias nem tanto porque aqui já esgotou praticamente a resistência mecânica e por aí vai então vamos lá gente sabe cimento reagir com a água aumenta o volume de sólidos libera calor o excesso de água que não foi consumida pela reação química forma poros e os poros governo a

resistência e também a permeabilidade permeabilidade todo o processo de degradação de uma forma geral implica em alguma coisa agressiva do meio ambiente entrar dentro do meu congresso ok complicando um pouco mais vou começar até agora a gente estava até falando de porosidade ea porosidade ela está não está igualmente distribuída em toda a pasta de cimento aqui uma foto por microscopia eletrônica de varredura vocês vão ter que acreditar em mim quando digo isso aqui um grande agregado isso aqui é aqui tem grãos de areia não sei se vocês conseguem ver por que esse projeto não é

exatamente um dos meus sonhos os grãos de areia que tem mais ou menos o mesmo e no meio eu tenho rolando tudo isso eu tenho a pasta de cimento aqueles grãos que desaparecer informaram esses produtos e tratados ok é isso aqui é uma técnica que é interessante porque o pessoal faz um metal líquido empresa emprega dentro do concreto vocês estão vendo eo metal vai entrar nos poros maiores do concreto estão vendo que nesse concreto aqui tem uma grande porosidade na interface entre a brita bem grande aqui ea pasta de cimento então concreto argamassa sempre tem

um pasta mais o ligante eu boto não a pasta que é feita de gante mais agregado eu coloco agregado para deixar as coisas mais baratas coisas baratas são boas né e também para reduzir a retração química enfim tem um monte de vantagem eu boto agregado mas existe uma concentração de defeitos na interface entre a pasta e os agregados isso é um ponto fraco do concreto aqui tem um desenho agregado esses essas esponjas aqui essas algas são 7h esses hidróxido de cálcio hidratado e as agulhas são entre rita eo vazio e fóruns então nessa existe uma

variação de composição química e uma variação de porosidade quando a pasta de cimento se aproxima do agregado e isto é tão pior quanto mais água eu tenho no meu sistema é tão pior quanto mais água tenho no meu sistema quanto mais água pior sistema fica então eu tenho uma concentração de pólos na interface olhando pra um concreto eu tenho o fazes macroscópicas eu tenho fases microscópicas eu tenho zaga macroscópicos eu tenho os agregados a pasta está no meio na pasta não enxergo e eu vou ter em volta dos grãos acúmulo de água esta zona vai

ficar mais porosa quando eu misturo concreto a água o que acontece com uma partícula dentro de um líquido experiência prática de vocês nunca jogaram nada dentro de um líquido que acontece com a partícula em suspensão ou afunda densidade do cimento é 3.11 fica a suspensão mas como é que eu misturo a pasta de cimento e fica aquele creme lá tal vocês fizeram um bom resultado stoxx partículas muito pequenas para a partícula afundá-la tem atrito com o líquido certo e ela tem a força da gravidade à medida que a área específica aumenta o tamanho da partícula

diminui o volume ea massa diminui ao cubo e a área aumentou quadrado chega um ponto que esse atrito passa a ser muito importante a precipitação é muito lenta então partículas muito finas não ficam sopa de pedra porque elas têm uma superfície muito grande tem muito atrito e elas não vão para o fundo que nenhuma pedra se pegar um grão de clínquer mesma composição química com 5 milímetros jogado dentro da água e faz no fundo joga um grãozinho fininho profundo voto mas eu tenho um sistema mais ou menos em equilíbrio mas mesmo assim existe uma pequena

tendência a precipitação agora joga uma brita lá dentro abritta cair para o fundo só que a mistura de cimento com água funciona como se fosse um líquido mais viscoso vocês realmente tem que olhar leigo stops explica isso de uma forma bastante simples e é mais difícil abrir a afundar mas mesmo assim ela funda mas ela vai ficando vai arrastando água em volta dela vai ficando um sistema com um pouquinho mais de água é um pouco da água o pessoal os engenheiros falam que a água sobe bobagem água não sobe estou que mostrou que as partículas

a fundo as partículas da van não existe uma força puxando água para cima existe uma força puxando os práticos pra baixo então o concreto moldado em locais com gravidade elevada vão ter sempre alguma movimentação de partículas e vai ter acúmulo da água debaixo das britas eu água vai aparecer na superfície os engenheiros vão estudar na verdade as partículas vão afundar e que vai ficar só água na superfície bom o que eu sei sobre o excesso de água eu tenho um pouco de água para a reação química eo resto fica vazio ficar poro a minha superfície

vai ficar mais porosa e essa zona perto dos agregados mais porosa também nós vamos calcular depois porosidade da pasta de cimento ea gente vai assumir e nós assumimos para projetar concretos e projetar de massas que esta possibilidade está distribuída homogeneamente mas não é bem verdade na prática para usar concreto nós ignoramos que a porosidade a água não fica distribuída homogeneamente dentro do concreto ea porosidade não está homogênea dentro concreto existem concentrações segunda razão pela qual o concreto tem a zona de transição essa interface porosa é um negócio chamado efeito parede e ele é uma coisa

geométrica aqui está a minha forma o meu agregado mas eu vou colocando grandes de cimento né aqui ó se não tivesse a parede entrar em outro grão aqui né mas não entra porque a parede não deixe então a zona próxima às paredes dos agregados ela é mais porosa por um problema de geometria não é possível empacotar da mesma forma que no meio afastada da parede também feito parede ele não é só o cimento é uma coisa universal dá pra vocês olharem por aí então eu tenho uma zona uma porosidade distribuído um pouco aleatoriamente eu tenho

uma porosidade concentrada na zona de transição a zona de transição é a parte mais porosa parte mais porosa é a parte menos resistente é uma parte fraca uma forma de aumentar a resistência do concreto sem mexer muito na velocidade é modificar a zona de transição a gente vai voltar a falar disso depois de uma foto mais comum mas aqui uma fibra de vidro usadas para reforço de abastecimento a gente usa fibra de vidro e cimento que é pessoal chama de fibra de vidro mas é poliéster reforçado com fibra de vidro aqui nós usamos uma outra

fibra de vidro que está aqui no reforço da pasta de cimento é que eu tenho um monte de trânsito ssh né e olha a quantidade de pólos o volume de poros numa pasta de cimento é significativa parece um sólido mas é muito poroso eu tenho poros isso aqui do livro do meta de diferentes tamanhos os poros que é aquela água que não reagiu aquela água que eu coloquei a mais para ter a trabalhar habilidade o comportamento biológico desejado ele vai formar poros capilares água se organizem poros capilares mas eu posso ter também efeitos de moldagem

na hora de misturar ficou uma bolha de ar gigantesca dentro do meu concreto o pessoal na na obra chama de bicheira é um nome pouco técnico né é na verdade não tem bicho nenhum lá dentro é apenas um defeito falha de compactação já viram um a forma mais comum de concreto carla lança e vem com um vibrador e as bolhas de ar deveriam sair se eu não deixei o vibrador por tempo suficiente algumas bolhas ficaram número concreto não há bolhas empresas é em argamassas e em concretos que são utilizados em zona sujeita a gelo e

de gelo existe a incorporação de bolhas de ar alguém consegue imaginar por que bolhas de ar resolve um protegido de gente que acontece em concreto sempre tem água dentro um pouquinho 5% de umidade como 5% da massa dois mil e quatrocentos quilos 5% são 120 litros de água no metro cúbico de concreto mesmo no ambiente seco porque o artista cheio de água a água com os cumprir quando congela aumenta de volume quando eu coloco as bolinhas de área elas deixam espaço para que a água aumenta de volume sem criar pressão tão concreto que é feito

sei lá na bolívia nos andes no sul da argentina no chile todo ele tem um pouquinho de ar que é para dar espaço a água do congelamento expandir e retrair bom quando eu faço isso perco resistência no meu que aumentei a porosidade mas é melhor perder resistência do que perder a estrutura é uma conta de chegar nós também temos um problema que os sh que é a fase mais popular de maior volume da 70% do volume da pasta de cimento hidratado ela tem poros dentro dela ela é uma estrutura que são placas empilhadas com camada

d'água no meio eu tenho poros né que o pessoal chama de é espaço interplanetário do csa gata que são coisas na escala do nome o que nos preocupa em termos aqui não há muito a fazer porque sem csh não tenho resistência e os sh implica em portos não tem jeito esses poros aqui que é do excesso d'água eu consigo retirar e esses aqui de cima eu devo evitar em concreto que é pouco fluído difícil de moldar aumenta a chance de grandes bolhas de ar ficarem incorporadas inadvertidamente e não é incomum que elas fiquem dentro de

um pilar eo pilar esmaga prédio começa a subir daqui a pouco pilar lado o término da mesma gaba às vezes não é bolha de ar eu fiz um trabalho os anos atrás em santos estava no 8º andar do prédio quando o pilar do meio do terra magazine escola o prédio e tudo mais agora encurtou uns cinco sentidos não lembro mais alguém tinha deixado cair um saco em um pedaço de papel do saco de cimento no fundo do pilar antes de jogar o concreto olhando de forma concreta perfeito aquela bola de papel estava no meio do

pilar uma bola de papel de uns 10 centímetros de diâmetro num pilar de 20 e 50 por cento da área do pilar era fácil conseguir um prédio para cima fazer todo um reparo nos torcer lá quantos por cento da obra então controle de defeitos vai desde diminuir o excesso d'água garantir um bom atendimento providenciar uma trabalha habilidade adequada e evitar sujeira e que não é do interesse da mão direita à capital assim as grandes greves cimento na água aqui depois de um certo tempo é tão vendo que os grãos de cimento maiores ainda não hidratar

ainda estão com a cozinha escura né pergunta agora é como é que eu consigo calcular porosidade da pasta essa é a equação se eu souber o volume volume de cimento hidratado é o volume de cimento que eu coloquei anidro mas 0 75 a água encolhe 25% mais ou menos vezes o volume de água que ele consumiu na reação química qual é o volume d'água da reação química a gente pode chutar depende um pouco do tipo de cimento e depende da idade mas isso aqui para os 28 dias a gente chutar que o cimento a dá

pra notar que o cimento vai reagir depois de 28 dias com vinco água igual a 20 por cento da sua massa um quilo de cimento aos 28 dias vai reagir com 200 gramas da água ok essa água vai reduzir 25 por cento de no volume tenha uma retração vamos imaginar uma mistura passa pura cimento puro um quilo de cimento meio quilo d'água e vamos admitir que todo o cimento vai reagir a primeira coisa é precisa calcular o volume dos reagentes qual é o volume de pasta de cimento que eu produzo misturando um quilo de cimento

com meio litro d'água conseguem imaginar como calcular seu volume as cidades estão aí no segundo ano de engenharia da pole vocês precisam olhar para esse negócio não pode mais pensar preciso saber se vocês ficarem nessa disciplina patinando com transformações volumétricas vai ser bastante difícil então deixe um quilo de cimento 3,6 gramas por decilitro cúbico da 01 30 milhões de metros cúbicos meio litro d'água a densidade da água é um então eu misturando um quilo de cimento com meio litro d'água tem 10 82 litros de pasta de cimento está no momento zero estou dizendo que não

vai ficar nenhuma bolha de ar e no meio esquecendo esse assunto neste momento vamos assumir que a água de reação é 20 por cento da massa de cimento essa informação isso vai variar de acordo com o cimento tem vencimentos que reagem mais rapidamente aos 28 dias até 28 em mais lento estamos assumindo neste caso que os 28 dias eu tenho 10 2010 02 quilos de água de reação porque é 20 por cento da massa de cimento eu tenho o volume de cimento mais o vôo me dá água de reação só que essa água de reação

ela sofre uma retração de 25% então somando cimento mas a água de reação - a retração da água eu tenho o volume de sólidos produzidos a hidratação fazem então que o volume de sólidos sai de 0 32 e vá para 0 47 o que eu sei sobre cimentos e concretos o volume final do produto é igual o volume da forma a minha forma tinha 08 litros o solo vai ter praticamente 08 08 litros a diferença é negligenciável a geometria da fôrma geometria da peça é um pouco menor mas é muito pouco não nos interessa então

eu tenho 10 47 de sólidos ea minha nem o volume total era 0 82 0 82 -0 47 tenho 30 10 35 decímetros de pólos no meu cimento nessa pasta endurecida eu vou ter 0 47 desse metros cúbicos de sólido 0 35 de simples públicos de fóruns em um volume total de 0 82 só olhando aqui embaixo 35 20 35 de poros mas eram 83 0 82 litros da 43 decímetros públicos de pólo portuense metro cúbico a porosidade dessa pasta é 43% 43% do volume daqueles sólido de 0,82 litros é poros eu meu olho não

vê nenhum desses povos eu enxergo é um sólido mas quase metade do volume daqueles sólido é fácil tá cheio d'água mas a água vai evaporar e aquilo vai ficar vazio a água colabora para a resistência mecânica eu aperto água vai para fora como se fosse uma esponja pode até dar uma contribuição zinho no início mas francamente nada muito decisivo qualquer um de vocês aperta um bebê esmagam esponja tirar água de dentro de uma pasta com água e cimento 05 vai dar tipicamente 40 mega pascal de resistência 3840 então um concreto num concreta de 40 mega

pascal 40% do volume da pasta é poros e ele tem 40 mega pascal tudo bem é muito pior só para vocês terem uma idéia um metro cúbico de concreto tem 300 litros de pasta 320 e 330 270 300 litros de pasta 300 litros de pasta 43% de poros se fosse 50 por cento de pobres seriam 150 litros de vazios no metro cúbico de concreto são 120 litros e vazios e isso tem resistência ao fala é bom sim um pouquinho lembra né eu comprimir que vai acontecer em curta mas também à larga pelo pó som só

que o corpo de posição do concreto é 0 25 então eu sempre que cumprimos alguma coisa ela diminui de volume mas a deformação de ruptura do concreto é zero ponto 0 2% não é uma esponja é material frágil então na prática essa curiosidade a maioria dos combos concretos do mercado hoje mais comum 40 mega pascal ele vai ter lá 120 e 130 litros de vazios num metro cúbico de concreto e por aí vai socorrer muitas reações químicas