Concreto: traço ideal e erros comuns

Escrito por Rayane Oliveira Fernandes, bacharel em Ciência e Tecnologia e graduanda em Engenharia Civil pela Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM).

A definição da composição de um concreto estrutural não pode ser reduzida à determinação de uma proporção fixa entre cimento, água e agregados. Sob uma perspectiva contemporânea da tecnologia do concreto, o denominado traço ideal deve ser compreendido como resultado de um processo de dosagem racional, no qual as proporções dos materiais constituintes são estabelecidas em função de requisitos específicos de desempenho, das características dos materiais disponíveis, das condições de exposição e das particularidades relacionadas à produção e à execução. Nesse sentido, a dosagem corresponde à busca da composição mais adequada, técnica e economicamente, para determinada situação, e não à reprodução de uma receita universal. Helene e Tutikian destacam que o estudo de dosagem deve buscar a mistura ideal e mais econômica, considerando os materiais disponíveis na região e os requisitos impostos ao concreto.

Essa concepção é particularmente relevante porque o concreto constitui um material compósito cuja resposta macroscópica resulta da interação entre diferentes constituintes e variáveis de produção. Cimento, água, agregados miúdos e graúdos, ar, adições, aditivos e, em determinadas aplicações, fibras, participam de um sistema cuja organização microestrutural influencia diretamente suas propriedades no estado fresco e endurecido. O concreto é um material heterogêneo constituído essencialmente por cimento, água e agregados, admitindo ainda a incorporação de adições e aditivos destinados à modificação de suas propriedades. Conforme apresentado na Figura 1, o concreto é constituído fundamentalmente pela combinação de cimento, areia e brita, materiais que, juntamente com a água e, quando necessários, aditivos e adições, determinam suas características no estado fresco e endurecido. A adequada proporção entre esses componentes é fundamental para obter um concreto compatível com os requisitos de resistência, trabalhabilidade e durabilidade estabelecidos para a aplicação. 

Figura 1 – Principais materiais constituintes do concreto: cimento, areia e brita. 

Fonte: ANDRADE, (2017).

Nesse contexto, a relação água/cimento (a/c) constitui um dos principais parâmetros para a definição das propriedades e do desempenho do concreto, especialmente no que se refere à sua resistência à compressão. De modo geral, considerando-se constantes as demais condições relevantes, a tecnologia do concreto estabelece uma relação inversa entre a relação a/c e a resistência mecânica: o aumento da quantidade de água em relação ao cimento tende a elevar a porosidade da pasta endurecida e, consequentemente, reduzir a resistência do material. Entretanto, a importância da relação a/c não implica que a simples redução da quantidade de água resulte, necessariamente, em um concreto de melhor desempenho. A água exerce função fundamental no estado fresco, sendo necessária para proporcionar a consistência e a trabalhabilidade adequadas à mistura, características indispensáveis às etapas de transporte, lançamento e adensamento. Assim, a definição da quantidade de água deve considerar simultaneamente os requisitos de desempenho no estado fresco e no estado endurecido.

Nesse sentido, a Lei de Lyse, abordada nos estudos de dosagem de concretos, estabelece que, mantidos determinados materiais e condições de produção, a consistência do concreto fresco apresenta relação com a quantidade de água empregada por unidade de volume. Dessa forma, a definição do teor de água deve resultar de um equilíbrio entre a trabalhabilidade necessária à execução e o controle da relação água/cimento, evitando tanto a utilização excessiva de água, que pode comprometer a resistência e a durabilidade, quanto uma quantidade insuficiente, capaz de dificultar a mistura, o lançamento e o adensamento. Dessa forma, o problema tecnológico consiste em estabelecer um equilíbrio entre fluidez suficiente para garantir a adequada execução e controle da relação a/c para preservar resistência, compacidade e durabilidade. A análise da distribuição granulométrica dos agregados constitui uma etapa importante para a definição da composição do concreto, uma vez que a dimensão e a distribuição das partículas influenciam o empacotamento dos materiais, a quantidade de pasta necessária e, consequentemente, as propriedades do concreto. Conforme apresentado na Figura 2, o ensaio de peneiramento permite determinar a distribuição granulométrica do agregado por meio da separação das partículas em diferentes faixas de tamanho. 

Figura 2 – Ensaio de peneiramento para determinação da distribuição granulométrica do agregado. 

Fonte: BARBOZA, (2008).

É justamente nesse ponto que se manifesta um dos erros mais frequentes em obras: a adição indiscriminada de água ao concreto com o objetivo de aumentar sua trabalhabilidade. Embora o acréscimo de água possa produzir uma mistura aparentemente mais fácil de lançar e adensar, ele modifica a relação água/cimento e pode alterar significativamente a estrutura porosa formada após o endurecimento. A dosagem, portanto, não deve buscar simplesmente o concreto mais fluido, mas aquele que apresente trabalhabilidade compatível com as condições efetivas de execução. A trabalhabilidade, portanto, deve ser interpretada como uma propriedade dependente tanto de fatores intrínsecos quanto extrínsecos. Um concreto destinado a um elemento com elevada densidade de armaduras, por exemplo, apresenta demandas distintas daquele empregado em uma estrutura com geometria simples e acesso facilitado para o adensamento. 

Outro aspecto fundamental está relacionado aos agregados. Areia e brita não podem ser tratados apenas como materiais inertes destinados ao preenchimento do volume da mistura. Sua granulometria, dimensão máxima característica, textura, forma, absorção de água, massa específica e interação com a pasta interferem na compacidade, na quantidade de pasta necessária e na trabalhabilidade do concreto. O próprio método de dosagem IBRACON considera explicitamente as características dos materiais, a consistência, os equipamentos e as condições experimentais como variáveis associadas ao comportamento da mistura.

Nesse sentido, a utilização de medidas empíricas e volumétricas sem controle constitui uma importante fonte de variabilidade. A adoção de relações simplificadas, como “uma parte de cimento, duas de areia e três de brita”, não é suficiente para assegurar que o concreto produzido apresente as propriedades requeridas. A própria definição de dosagem apresentada por Helene e Tutikian privilegia proporções expressas em massa seca dos materiais, por serem mais rigorosas que aquelas expressas em volume. Consequentemente, variações nas condições de umidade, granulometria e armazenamento dos agregados podem alterar a composição efetiva da mistura e afastá-la das condições previstas no estudo de dosagem. A umidade dos agregados merece atenção especial porque interfere diretamente no balanço de água da mistura. A utilização de areia com diferentes teores de umidade sem a correspondente correção da água de amassamento pode resultar em variações na relação a/c efetiva e, consequentemente, na consistência e no desempenho do concreto. A caracterização adequada dos materiais, portanto, não constitui uma etapa secundária, mas uma condição necessária para que os parâmetros definidos no estudo de dosagem sejam efetivamente reproduzidos durante a produção.

A composição adequada deve ainda considerar a durabilidade como requisito de desempenho. Um concreto estrutural não deve ser avaliado exclusivamente pela resistência à compressão obtida em determinada idade, uma vez que sua função se estende ao longo de toda a vida útil da estrutura. A durabilidade está relacionada às condições de exposição e aos mecanismos de transporte de agentes agressivos através da estrutura porosa do material, envolvendo fenômenos como capilaridade, difusão, migração iônica e permeabilidade. Essa perspectiva amplia significativamente o conceito de “qualidade do concreto”. Um concreto pode atingir determinada resistência mecânica e, ainda assim, apresentar desempenho inadequado quando sua composição ou execução favorecer a entrada de agentes agressivos, a ocorrência de fissuras ou a deterioração prematura. Por isso, requisitos como relação água/cimento, resistência mínima, cobrimento das armaduras e consumo de cimento devem ser analisados conjuntamente às condições de exposição previstas para a estrutura. Conforme apresentado na Figura 3, a mistura dos componentes do concreto deve promover a distribuição uniforme do cimento, da água e dos agregados, contribuindo para a obtenção de um material homogêneo e com propriedades compatíveis com os requisitos estabelecidos. 

Figura 3 – Mistura dos componentes do concreto.

 Fonte:  ANDRADE, (2017).

Entretanto, mesmo uma dosagem tecnicamente fundamentada não é suficiente para garantir, isoladamente, o desempenho previsto. A transformação do concreto fresco em um material estrutural homogêneo depende das etapas de mistura, transporte, lançamento, adensamento e cura. O estudo sobre o concreto como material de construção enfatiza que a obtenção de um concreto resistente, durável e econômico requer não apenas o proporcionamento correto dos materiais, mas também execução cuidadosa, transporte adequado, lançamento, adensamento e cura. O adensamento assume, nesse processo, função essencial na redução dos vazios e na obtenção da compacidade necessária. Falhas nessa etapa podem contribuir para o surgimento de regiões com baixa qualidade, ninhos de concretagem e descontinuidades que comprometem a homogeneidade do elemento estrutural. Do mesmo modo, a cura deve ser entendida como parte integrante do processo de desenvolvimento das propriedades do concreto, uma vez que a hidratação do cimento depende de condições adequadas para sua continuidade. A associa diretamente a vida útil da estrutura às condições de composição, compactação, cura e cobrimento das armaduras.

Essa integração pode ser sintetizada pelo conceito da chamada regra dos 4C, segundo a qual a durabilidade da estrutura está associada à composição ou traço, à compactação ou adensamento, à cura e ao cobrimento das armaduras. A abordagem é particularmente útil porque demonstra que os problemas de desempenho do concreto dificilmente podem ser atribuídos exclusivamente à dosagem. O comportamento em serviço emerge da interação entre projeto, materiais, produção e execução. Os erros de execução podem, inclusive, manifestar-se posteriormente sob a forma de manifestações patológicas. Entre as principais manifestações descritas no segundo estudo encontram-se fissuras, disgregação e desagregação. As fissuras constituem uma das manifestações mais recorrentes nas estruturas de concreto e podem favorecer a penetração de agentes agressivos e a corrosão das armaduras. Dessa maneira, a análise de um concreto inadequado deve ultrapassar a identificação superficial do “traço errado” e considerar a cadeia de causas associadas ao projeto, materiais, produção, execução e ambiente.

Outro erro conceitual consiste em associar maior consumo de cimento necessariamente a melhor desempenho. A tecnologia contemporânea da dosagem procura conciliar requisitos técnicos, econômicos e ambientais. A sustentabilidade passou progressivamente a integrar os requisitos dos estudos de dosagem, buscando construir mais com menor consumo de matérias-primas. Portanto, uma composição tecnicamente superior não é necessariamente aquela que contém maior quantidade de cimento, mas aquela capaz de satisfazer os requisitos especificados com utilização racional dos recursos. Conforme ilustrado na Figura 4, a perda de homogeneidade do concreto pode estar associada a deficiências no processo executivo, comprometendo a qualidade e o desempenho do elemento. 

Figura 4 – Manifestação patológica associada à deficiência de execução e à perda de homogeneidade do concreto.

Fonte: Adaptada pelo autor.

Diante disso, o conceito de traço ideal deve ser utilizado com cautela. Não existe uma composição que possa ser considerada ideal independentemente do elemento estrutural, dos materiais disponíveis, das condições ambientais, dos equipamentos de produção e dos requisitos de resistência, trabalhabilidade, durabilidade e deformabilidade. O que existe é uma composição otimizada para um determinado conjunto de condições e requisitos de desempenho. Essa compreensão substitui a lógica empírica da receita fixa por uma abordagem fundamentada na ciência dos materiais, na experimentação e no controle tecnológico. Portanto, os erros mais relevantes relacionados ao concreto não se restringem à escolha inadequada das proporções dos materiais. Eles incluem a utilização indiscriminada de água, a ausência de caracterização dos agregados, a medição imprecisa dos componentes, a negligência das condições de exposição, o transporte e lançamento inadequados, o adensamento deficiente e a cura insuficiente. A deterioração, por sua vez, pode decorrer de causas internas ou externas e estar associada a ações físicas, químicas ou mecânicas.

Assim, a qualidade do concreto deve ser compreendida como uma propriedade sistêmica, resultante da interação entre dosagem, caracterização dos materiais, controle da relação água/cimento, produção, transporte, lançamento, adensamento, cura, condições ambientais e controle tecnológico. A busca por um suposto “traço ideal” somente adquire significado técnico quando vinculada a critérios objetivos de desempenho e às condições reais de utilização. Em síntese, a tecnologia do concreto contemporâneo exige a superação de soluções baseadas exclusivamente em práticas empíricas e receitas generalizadas. O concreto deve ser concebido como um material de engenharia cuja composição precisa ser racionalmente determinada, experimentalmente avaliada e continuamente controlada. Mais do que estabelecer uma proporção fixa entre cimento, areia, brita e água, o desafio consiste em desenvolver uma composição capaz de responder adequadamente às solicitações mecânicas, às exigências de trabalhabilidade, às condições de exposição e aos requisitos de durabilidade, simultaneamente à necessidade de eficiência econômica e redução do consumo de recursos. Nessa perspectiva, o verdadeiro “traço ideal” não é universal: é aquele que, para determinadas condições de projeto e execução, proporciona o equilíbrio tecnicamente justificável entre desempenho, durabilidade, trabalhabilidade, segurança, economia e sustentabilidade.

Referências

ANDRADE, Daniel Guida et al. Análise da viabilidade de utilização de brita leve (EVA) em concretos de cimento Portland. 2017. 

BARBOZA, Marcos R.; BASTOS, Paulo Sérgio. Traços de concreto para obras de pequeno porte. Concreto e Construção, v. 36, p. 32-36, 2008. 

DE CAMPOS, João Carlos. Elementos de fundações em concreto. Oficina de Textos, 2015. 

COUTO, José Antônio Santos et al. O concreto como material de construção. Caderno de Graduação-Ciências Exatas e Tecnológicas-UNIT-SERGIPE, v. 1, n. 3, p. 49-58, 2013. 

HELENE, Paulo RL. Controle de qualidade do concreto. Boletim Técnico do Departamento de Engenharia de Construção Civil, n. 03, 1986. 

HELENE, Paulo; TUTIKIAN, Bernardo F. Dosagem dos concretos de cimento Portland. Concreto: ensino, pesquisa e realizações. São Paulo: IBRACON, v. 2, p. 439-471, 2005.