Efeitos da Temperatura
Sobre o Concreto
Professora: Carmeanne Effting
Equipe: Débora Ganasini
Isabeli Zenato Patruni
Janine Garcia
Jayne Garcia
Miqueias Paulo Brikalski
13/04/2015
Efeitos da Temperatura
Fatores externos
Fatores internos
o Condições climáticas (frio e calor)
o Umidade do ar
o Ação do vento
Calor de hidratação do
aglomerante é a principal
fonte de variação volumétrica
Manifestações patológicas
Manifestações patológicas
o
o
o
o
o
HIDRATAÇÃO DO CIMENTO
RETRAÇÃO POR SECAGEM
geram
RETRAÇÃO DEVIDA A EFEITOS TÉRMICOS, QUÍMICOS E CAPILARES
FLUÊNCIA
Tendência a sofrer deformações plásticas
ENVELHECIMENTO
FISSURAS
Mecanismos de Transmissão de Calor
Condução
relacionado com
Coeficiente de
condutividade térmica
Ineficiente para o concreto
Capacidade de reter
grande quantidade de
calor e dissipá-lo
gradativamente em taxas
distintas
Mecanismos de Transmissão de Calor
Convecção
Fluido em contato com
uma superfície sólida de
temperatura diferente
Depende da área de contato
Pior em estruturas esbeltas
exemplos
Radiers, grandes lajes, viga-parede
fundação superficial que distribui toda a carga
da edificação de maneira uniforme no terreno
grande relação altura/vão
Mecanismos de Transmissão de Calor
Radiação
Temperatura é transmitida de
um corpo de maior temperatura
para outro de menor
temperatura através do espaço.
Desprezível
para concreto
massa
Concreto em
contato com
fornos e
caldeiras
Causa deformações
em grandes
superfícies expostas
exemplo
Laje de concreto
necessidade
Fissuras
térmicas
Juntas de dilatação
Hidratação do Cimento
Libera calor
Reação exotérmica
Princípio de conservação de energia
Provoca um aumento da
temperatura de até 50-60oC
o concreto tende a
equilibrar a sua
temperatura com o
ambiente
Resulta
Gradiente de resfriamento
Retração térmica
o Quanto maior for o consumo de concreto maior será a influência da hidratação do cimento na questão térmica.
o Quanto mais fino for o cimento mais rápidas serão as reações de hidratação e o calor de hidratação será maior.
Variação de Temperatura
o Ação do frio
o Ação do calor
Retração térmica
Dilatação térmica
Maior causadora de fissuras
Provoca fissuras por
levantamento (quando não
dispõe de juntas de dilatação
adequadamente espaçadas)
o Quanto maiores forem os volumes das estruturas mais lentos serão os efeitos térmicos.
o Estruturas esbeltas são mais susceptíveis aos choques térmicos decorrentes de variações bruscas de temperatura.
Ação do Frio
No Brasil = clima tropical
Maiores problemas
Natural
Devido
o Inverno
o Altitudes
Geadas com ocorrência de
gelo e/ou neve potencializada
pela ação dos ventos
Artificial
Devido
Solução
o Câmaras
frigoríficas
o Aditivos incorporadores de ar
o Relação a/c baixa
o Cura adequada
•
o Temperatura baixa
o Relação a/c baixa
Maior durabilidade
Devido a grande porosidade do concreto, existe uma grande penetração da água e
dos gases, que, em regiões de geadas, ocasionam os fenômenos de gelo e degelo,
deteriorando a estrutura.
Menor resistência a compressão
o Choque térmico são mais prejudiciais quando ocorrem no inicio do resfriamento do concreto, pois geram fissuras
(primeiro na superfície e depois em toda a sua massa). Ocorre principalmente em estruturas esbeltas.
Ação do Calor
Ação do Calor
Estruturas com
A execução de concretos em tempo quente
o Uma dimensão muito maior que a outra
o Consumo grande de aglomerante (> 400kg/m³)
Exemplos
Blocos, sapatas e radiers de estruturas sujeitas a
grandes carregamentos; pilares e vigas-paredes de
grandes estruturas e/ou com elevado consumo de
aglomerante; pisos industriais; grandes lajes
maçicas. Estruturas pré-moldadas, paredes de
reatores e caldeiras.
É necessária a
Geram muito calor
Submete-o a elevações de temperaturas
acima daquelas que seriam suportáveis
Gera fissuras
É necessária a
o Pré-refrigeração do concreto com utilização de GELO
o Pós-refrigeração do concreto com utilização de tubos
com circulação de agua após o inicio do lançamento do
concreto até que a temperatura atinja seu máximo.
o Utilização de agregados frios.
o Evitar a concretagem em horários de sol forte.
Modelagem do Problema Térmico
Condução térmica de calor no concreto
Resolução numérica da
Equação de propagação de
calor em um meio sólido
Calcula a temperatura a
partir de hipóteses de
lançamento formuladas
variáveis
o
o
o
o
o
o
o
Altura de camada, intervalo e temperatura de lançamento
Dosagem do concreto
Uso de pós-refrigeração
Diferentes tipos de fôrma
Temperatura ambiente (varia nas estações do ano)
Condições de cura
Distância à fundação
Análise do Risco de Fissuras Térmicas
Deve-se
o Analisar as temperaturas
o Analisar as tensões e/ou deformações atuantes na
estrutura (comparando as tensões de origem térmica com
a resistência a tração do concreto)
Grau de restrição
(critério geral)
Restrições
Internas
Devido a
o Coesão interna
Externas
Devido a
o Ligações das estruturas com suas
fundações ou com outras estruturas
o Ligação com as armaduras
Coeficientes de Restriçao segundo ACI 207.2R (ACI, 2007)
Análise do Risco de Fissuras
Térmicas
o Diminuição da altura das camadas de concretagem
o Aumento do intervalo de concretagem entre as camadas
o Controle no tempo de desforma do concreto
Não são suficientes para
amenizar o problema térmico,
deve-se adotar outras soluções:
o Pré-refrigeração (GELO)
o Pós-refrigeração (tubos com circulação de agua)
Retração Térmica
Contração térmica
Ocorre devido ao
Ocorre mais em
Estruturas de grande porte
o Reação de hidratação do
cimento é TERMOATIVADA
Resfriamento nas primeiras idades
Inicia-se após a
Expansão do concreto (devido a
elevação da temperatura gerada
pelo calor de hidratação ou pela
dificuldade em dissipar o calor)
A temperatura tem
função catalisadora
Acelera a reação
o Concreto de alto desempenho
Consumo de cimento elevado
Acentuada queda de temperatura, uma
vez que a superfície de exposição à perda
de calor para o ambiente é maior
Retração Térmica
Contração térmica
A SUPERFÍCIE perde mais rapidamente calor do que o NÚCLEO
Assim
O núcleo terá uma elevação de temperatura maior
A propagação de calor do núcleo expandirá a superfície
Expansão térmica
Mas
O concreto possui um modulo de elasticidade baixo e a
tensão térmica será absorvida pela fluência
A propagação de calor do núcleo expandirá a superfície
O concreto ganhará resistência e RIGIDEZ
Quando a tensão ou capacidade de deformação de
tração for ultrapassada ocorrerá FISSURAS INTERNAS
O centro contrairá mais do que a superfície
Retração Térmica
Contração súbita
Gera
Tensões de tração
na superfície
CHOQUE TÉRMICO
Se as tenção de tração ou a capacidade de
deformação do concreto forem
ultrapassadas ocorrerão FISSURAS
o Se o isolamento do concreto (para evitar o choque térmico) for removido muito
cedo a superfície resfriará mais rápido enquanto o núcleo manterá uma
temperatura relativamente mais alta.
Retração Térmica
Expansão do concreto
É proporcional
Coeficiente de
dilatação térmica linear
Nas PRIMEIRAS IDADES
(estado PLÁSTICO)
Sem restrição
Com o aumento da idade
Há restrições
Fissuras
Resultando em
As tensões de compressão sejam
anuladas e a temperatura continuar
caindo, criará tensões de tração no
concreto
Caso:
Gera tensões de compressão
Reduz as tensões de compressão
Expansão até atingir a
temperatura máxima
Contração do concreto
Fatores que Influenciam a Retração Térmica
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Condições climáticas
Exposição da estrutura
Variações sazonais da temperatura ambiente (estação do ano)
Temperaturas de lançamento e de estabilização do concreto
Tipos e quantidades de materiais empregados
Propriedades do concreto endurecido
Dimensões e forma da estrutura
Espaçamento das juntas de contração
Tipos e tempo de permanência das formas empregadas
Tipo e tempo de cura do concreto
Altura e intervalos de lançamento das camadas de concretagem
Temperatura e propriedades térmicas e elásticas da rocha de fundação
Presença de descontinuidades indutoras de fissuras no revelo da rocha
de fundação
Patologias Associadas à Retração Térmica
Principal são as
FISSURAS
Deterioração da estrutura
Abertura de um
Caminho livre para a percolação da água
Gerando
Lixiviação do concreto
O cimento é dissolvido pela água e é carregado para fora da laje.
Ocorre a perda do cálcio da estrutura.
Promovendo
Penetração de agentes agressivos e
contribuindo para a corrosão das armaduras
Aspecto externo da evolução da corrosão da armadura no concreto
Fissuras de Retração Térmica
Ângulos retos
100 vezes a profundidade da
fissura de retração hidráulica
Podendo
Seccionar a estrutura
Ocorre geralmente no
Trecho central da peça de concreto
Medidas Preventivas da Retração Térmica
materiais POZOLÂNICOS reduzem o calor de hidratação
o
o
o
o
o
o
o
o
o
cimento com baixo calor de hidratação e finura adequada
Escolha dos materiais
agregados com maiores Dmáx
reduzindo o uso de cimento
Uso de concretos mais adequados
Estudos de dosagens e de caracterização
priorizando o uso de concretos com menores consumos de cimento
Zoneamento do concreto
Aditivos redutores de água
reduzindo o uso de cimento
principalmente
Alturas das camadas de concretagem máximas possíveis
próximas à fundação,
Analisar os intervalor e temperaturas de lançamento
onde a restrição é maior
Juntas
Sílica ativa
reduz o calor de hidratação em peças estruturais,
reduz também a permeabilidade do concreto,
aumentando sua durabilidade
Juntas
Juntas de
CONTRAÇÃO
Evitam
Grandes
retrações
restringidas
do concreto
Serve para que as deformações ocorram
em uma zona livre de restrição.
“Válvula de escape”
Juntas
CONSTRUTIVAS
Reduzem
Juntas de
DILATAÇÃO
Espaçamento e espessura
Dependem
Necessárias
o Propriedades do concreto
o Formato da estrutura
o Condições ambientais
propulsoras das deformações
Grandes obras
Tensões internas
de infraestrutura
que impeçam
qualquer tipo de
Como
movimentação da
Flexibilidade e estanqueidade
estrutura
o Pontes
Devido
o Barragens
Perfil elástico PVC de alta densidade
o Pavimento rígido
Retração ou
redução da
temperatura
Seção enfraquecida (corte ou
ranhura na superfície da placa)
Juntas
Juntas de DILATAÇÃO
Juntas CONSTRUTIVAS
Selante
Juntas de CONTRAÇÃO
Pode-se utilizar
espaçadores
Tela soldada
Utilizam barra de transferência
Bibliografia

ISAIA, G.C. Concreto: Ciência e tecnologia, v. I-II. São Paulo, Instituto Brasileiro
do Concreto, IBRACON, 2011.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 6118: Projeto de estruturas
de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2007.

AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, ACI 224.R: Control of Cracking in Concrete
Structures. Farminftono Hills, American Concrete Institure, 1990

http://www.revistaprisma.com.br/novosite/noticia.asp?cod=3237

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S198341952012000100006&script=sci_arttext&tlng=pt

http://www.cimentoitambe.com.br/concretagem-em-tempo-quente/

http://www.vieiramota.com.br/temperatura-revisado.pdf

http://pt.whatwhyguide.com/ciencia-e-natureza/efeitos-da-temperatura-noconcreto.php