A temperatura do concreto em massa deve ser controlada como duas grandezas distintas: a temperatura máxima atingida após a colocação e a diferença de temperatura entre o interior e a superfície. De acordo com a norma ACI SPEC-301-20, os limites-padrão mais citados são 160 °F (70 °C) e 35 °F (19 °C), mas a especificação do projeto aplicável é a que prevalece.
Este artigo parte do pressuposto de que a colocação já foi classificada como concreto em massa. Ele concentra-se no desenvolvimento de calor, fissuração térmica, monitoramento de temperatura e principais métodos de controle, em vez de definições de concreto em massa, critérios dimensionais ou aplicações.
Quais são os limites de temperatura para concreto em massa?
O concreto em massa normalmente possui limites tanto para a temperatura máxima do concreto quanto para a diferença de temperatura entre o núcleo e a superfície. O projeto deve definir os limites aplicáveis, os locais de medição, o período de monitoramento e o procedimento de aceitação para a mistura real, geometria do elemento, condições ambientais e grau de restrição.
Temperatura Máxima Padrão do Concreto
A norma ACI SPEC-301-20 utiliza160 °F (70 °C)como temperatura máxima-padrão do concreto em massa após a colocação.
Essa temperatura não equivale ao limite de temperatura na saída utilizado para concretagem em clima quente. Ela se refere à temperatura máxima atingida no interior do concreto em massa à medida que o calor de hidratação se acumula após a colocação.
Esse limite visa reduzir o risco de problemas de durabilidade relacionados à temperatura, incluindo a formação retardada de ettringita em materiais e condições de exposição suscetíveis. Previsões auxiliam o planejamento, enquanto sensores de temperatura instalados verificam o desempenho real.
Diferença Padrão entre Temperatura do Núcleo e da Superfície
O limite-padrão comum é de35 °F (19 °C)entre o centro e a superfície da estrutura. Esse limite visa mitigar o risco de fissuração térmica quando a superfície esfria e contrai-se mais rapidamente do que o interior mais quente.
Esse valor representa um limiar geral de controle, e não uma constante universal do material. Uma análise térmica específica do projeto pode justificar um limite diferente, desde que considere a mistura real, a geometria, as condições de restrição, o desenvolvimento da resistência à tração, o comportamento elástico e a fluência.
Limites de Temperatura nas Especificações do Projeto
Os documentos contratuais devem identificar os limites de temperatura controladores, os locais de medição, a frequência de monitoramento, os requisitos de relatório e os critérios de conclusão.
O plano aprovado de controle térmico explica como o empreiteiro atenderá esses requisitos. Ele não deve substituir ou revisar um limite especificado, salvo se os documentos contratuais estabelecerem um processo aprovado para tanto.
Por que a temperatura do concreto massivo aumenta?
A temperatura do concreto massivo aumenta quando o calor gerado pela hidratação do cimento é produzido mais rapidamente do que o lançamento consegue dissipá-lo. A história térmica resultante depende da geração de calor, da geometria do elemento, da temperatura inicial do concreto e da transferência de calor através de cada contorno.
Geração de calor pela hidratação
Materiais cimentícios liberam calor à medida que reagem com a água. Em um lançamento de grande volume, o calor gerado nas regiões internas precisa percorrer uma distância maior antes de poder escapar por uma superfície exposta.
A temperatura interna, portanto, continua a subir após o lançamento. A temperatura máxima ocorre quando as perdas de calor começam a superar o calor remanescente gerado pela hidratação.
Teor de materiais cimentícios e composição da mistura
Teores mais elevados de materiais cimentícios podem aumentar a geração total de calor. O tipo de cimento, os materiais cimentícios complementares, a finura dos materiais, os aditivos químicos e as proporções da mistura também afetam a taxa e o cronograma da liberação de calor.
A resistência isoladamente não define a curva de temperatura. Quando exigido, a seleção da mistura deve ser respaldada por calorimetria, ensaios preliminares de mistura, ensaios das propriedades térmicas ou dados de projeto validados.
Dimensão do elemento e dissipação de calor
Elementos mais espessos geralmente contêm maior volume gerador de calor em relação à sua área superficial exposta. Eles também criam trajetórias mais longas para a condução de calor, permitindo que a região interna permaneça aquecida mesmo após o início do resfriamento da superfície.
A espessura nominal não é o único fator a considerar. Cantos, interfaces entre camadas, elementos embutidos, juntas de construção, fundações, contato com o solo, exposição à água e concreto previamente lançado podem gerar padrões térmicos distintos dentro do mesmo elemento.
Temperatura inicial de lançamento
A redução da temperatura de lançamento diminui o ponto inicial do ciclo térmico e, em geral, reduzirá a temperatura máxima interna esperada.
O pré-resfriamento pode utilizar água gelada para mistura, agregados refrigerados, gelo que substitua uma parcela aprovada da água de mistura ou uma combinação qualificada desses métodos. Quando o gelo for especificado, disponível máquinas de gelo em flocosdeve ser avaliado em comparação com a quantidade aprovada de gelo por lote e com a taxa máxima de produção por lote — não apenas com a capacidade diária de produção.
Cofragem, isolamento e condições de contorno
Formas, isolamento, contato com o solo, temperatura do ar, vento, chuva e exposição solar afetam a velocidade com que cada superfície perde calor.
O isolamento pode manter o concreto aquecido por mais tempo, mas pode reduzir o resfriamento rápido da superfície e limitar a diferença de temperatura entre o núcleo e a superfície. Um isolamento desigual ou bordas expostas podem gerar gradientes locais, mesmo quando as temperaturas médias parecem aceitáveis.
Como a diferença de temperatura causa fissuração térmica?
Uma diferença de temperatura torna-se um risco de fissuração quando diferentes partes da concretagem tentam expandir-se ou contrair-se em quantidades distintas e esse movimento é restringido. A fissuração térmica ocorre quando a tensão de tração resultante excede a capacidade de tração do concreto naquele momento.
Deformação térmica desigual
O interior mais quente expande-se mais, ou contrai-se mais tarde, do que a superfície mais fria. Como o núcleo e a superfície permanecem conectados, essas duas regiões não conseguem deformar-se independentemente.
Essa incompatibilidade gera tensões autoinduzidas no concreto, mesmo quando o elemento não está restrito externamente por outra estrutura.
Restrição interna e externa
A restrição interna desenvolve-se entre regiões da mesma concretagem que possuem históricos térmicos distintos. A restrição externa pode ser causada por fundações, estacas, armaduras, concretagens adjacentes ou outros elementos conectados que resistem ao movimento global.
A tensão resultante depende de mais fatores do que apenas a diferença de temperatura. Ela também é influenciada pelo grau de restrição, bem como pela rigidez variável do concreto, sua resistência à tração, sua dilatação térmica e sua fluência.
Fissuração à tração em concreto jovem
O concreto jovem possui capacidade limitada à tração enquanto sua resistência e rigidez ainda estão em desenvolvimento. À medida que a superfície esfria ou o elemento inteiro se contrai posteriormente, o movimento restringido pode gerar tração.
Uma fissura pode se formar quando a tensão de tração em determinado local excede a resistência à tração disponível. Portanto, a diferença de temperatura é um indicador importante de risco, mas não constitui, por si só, um critério completo para previsão de fissuras.
Como é monitorada a temperatura do concreto em massa?
A temperatura do concreto em massa é monitorada medindo-se, em horários sincronizados, os locais internos previstos como os mais quentes e os respectivos locais próximos à superfície.
Os registros devem informar separadamente a temperatura máxima e a diferença de temperatura, pois esses dois valores críticos podem ocorrer em momentos distintos.
Locais críticos para monitoramento de temperatura
As localizações dos sensores devem seguir o layout aprovado de análise térmica e monitoramento. A cobertura típica inclui a localização interna prevista como a mais quente, uma localização correspondente próxima à superfície e áreas adicionais afetadas por geometria irregular ou condições de contorno diferentes.
Um sensor próximo à superfície é comumente instalado a vários centímetros abaixo da face do concreto, para evitar medir apenas a condição imediata da superfície. Contudo, a localização e a profundidade são definidas pelo projeto.
Cálculo da Diferença entre Temperatura do Núcleo e Temperatura da Superfície
Calcule a diferença de temperatura utilizando leituras sincronizadas:
ΔT = temperatura interna − temperatura da superfície correspondente
Por exemplo, se a temperatura interna for 60 °C e a temperatura correspondente próxima à superfície for 48 °C:
ΔT = 60 °C − 48 °C = 12 °C
As duas leituras devem representar o mesmo caminho de fluxo de calor e o mesmo instante no tempo. Combinar localizações ou carimbos de tempo não relacionados pode superestimar ou subestimar a diferença controladora.
Acompanhamento da Temperatura Máxima e da Diferença Máxima
Acompanhe tanto a temperatura mais alta registrada por cada sensor quanto a maior diferença sincronizada entre núcleo e superfície.
O pico interno ocorre comumente durante a fase de aquecimento. A maior diferença pode ocorrer posteriormente, quando a superfície começa a esfriar mais rapidamente que o interior. Portanto, um painel de monitoramento ou um registro deve manter todo o histórico de temperaturas, em vez de relatar apenas a leitura mais recente.
Registros de Monitoramento e Duração
Os registros devem identificar cada sensor, sua localização verificada, carimbo de tempo, intervalo de leitura, verificações funcionais ou de calibração, condições meteorológicas relevantes e qualquer ação de controle adotada.
O monitoramento deve prosseguir pelo período definido pelos requisitos do projeto. As orientações da ACI vinculam a remoção das proteções à diferença entre a temperatura interna e a temperatura ambiente média diária, em vez de depender de um número fixo de dias de monitoramento.
Limites de Temperatura e Procedimentos de Resposta
Os limites de advertência devem fornecer tempo suficiente para investigação e aplicação de uma resposta aprovada antes que um limite específico seja atingido.
Uma leitura suspeita deve ser verificada em comparação com sensores próximos, tendências recentes, estado do equipamento e condições reais no local. Uma ultrapassagem exige avaliação técnica documentada; uma única leitura não verificada não deve determinar automaticamente aceitação ou rejeição.
As responsabilidades detalhadas relativas a alarmes, autoridade de aprovação e procedimentos de ação corretiva devem constar do plano de controle térmico do projeto.
Como você controla a temperatura do concreto massivo?
O controle de temperatura normalmente combina medidas que reduzem a geração de calor, diminuem a temperatura de colocação, gerenciam o resfriamento superficial ou removem calor do interior.
A combinação adequada depende da mistura, da geometria do elemento estrutural, das condições climáticas, da sequência construtiva e das restrições do projeto. Orientações sobre o uso de gelo em flocos para resfriamento de concretoexplicam como a substituição aprovada de água e a entrega de gelo afetam as operações de dosagem.
Projeto de Mistura de Concreto de Baixo Calor
O projeto da mistura pode reduzir ou retardar a liberação de calor, controlando o teor de materiais cimentícios e selecionando materiais cimentícios e aditivos adequados.
Qualquer alteração deve ainda atender aos requisitos de resistência, durabilidade, pega, trabalhabilidade, bombeamento e construção. A simples redução do teor de cimento não constitui uma estratégia completa de controle térmico.
Pré-resfriamento de Concreto
O pré-resfriamento reduz a temperatura dos ingredientes do concreto ou do concreto fresco antes de sua colocação. Os métodos comuns incluem água de amassamento refrigerada, agregados resfriados, gelo que substitui uma parcela aprovada da água de amassamento e outros sistemas de resfriamento projetados.
O gelo deve ser incluído no balanço total de água e deve derreter completamente durante o amassamento. A capacidade de produção deve atender à quantidade aprovada de gelo por betonada e ao número máximo de betonadas por hora.
Por exemplo, uma máquina de gelo em flocos de 20 toneladaspossui uma classificação diária nominal sob as condições operacionais especificadas. Sua adequação para um projeto específico ainda depende da demanda horária de gelo, armazenamento, entrega, temperatura da água de entrada, condições ambientais e utilidades disponíveis.
Isolamento Superficial
O isolamento retarda a perda de calor das superfícies expostas e limita o resfriamento superficial abrupto, especialmente em condições frias, ventosas ou de mudança rápida de clima.
Ele não remove o calor de hidratação nem necessariamente reduz o pico interno de temperatura. A cobertura e o momento da remoção devem seguir a análise aprovada, para que a superfície não fique exposta enquanto o interior permanecer significativamente mais quente.
Pós-resfriamento Interno
O pós-resfriamento remove calor pela circulação de um fluido controlado através de tubos embutidos no concreto.
Ele pode reduzir a temperatura interna quando as medidas passivas forem insuficientes, mas exige projeto técnico e realimentação de temperatura. Um resfriamento excessivo ou desigual pode criar novos gradientes locais; portanto, o layout dos tubos e sua operação devem seguir o plano aprovado.
Programação da Colocação e Proteção contra o Tempo
Colocar o concreto durante períodos mais frios pode reduzir as temperaturas iniciais, mas a programação isoladamente não consegue controlar todos os riscos térmicos.
Sombreamento, fechamentos temporários, proteção contra vento, isolamento térmico e remoção controlada dos cofragens podem ser necessários quando as condições climáticas puderem resfriar uma superfície muito mais rapidamente do que o interior. Qualquer ajuste realizado no canteiro deve permanecer dentro do procedimento aprovado de controle térmico.
Para avaliação da viabilidade dos equipamentos, forneça, por ocasião do seu pedido, a substituição aprovada de gelo por lote, o número máximo de lotes por hora, a duração da concretagem, as temperaturas dos materiais, os requisitos de armazenamento, as instalações disponíveis no local e o arranjo logístico de entrega. entrar em contato com a Mike Ice MachineEssas informações permitem que a equipe de equipamentos avalie a capacidade de produção e entrega; elas não estabelecem os limites de temperatura do projeto nem substituem a análise realizada pelo engenheiro responsável.
Perguntas frequentes
Os controles de temperatura em concreto massivo funcionam como um sistema integrado. O cumprimento de um único valor de temperatura ou a utilização de um único método de resfriamento, por si só, não garante o desempenho térmico global.
Quando ocorrem a temperatura interna máxima e a diferença máxima de temperatura?
Elas não necessariamente ocorrem simultaneamente.
A temperatura interna máxima desenvolve-se quando o calor acumulado proveniente da hidratação atinge seu valor máximo. A maior diferença de temperatura pode ocorrer posteriormente, após as superfícies expostas começarem a esfriar mais rapidamente do que o interior.
O momento exato de ocorrência desses eventos deve ser determinado com base em medições contínuas no projeto ou em um modelo térmico validado.
Qual é o papel da armadura no controle de fissuração térmica?
Uma armadura adequadamente projetada pode distribuir as fissuras térmicas e limitar sua abertura.
Ela não impede o calor de hidratação, não equaliza as temperaturas entre o núcleo e a superfície nem substitui as medidas de controle térmico. Os requisitos de armadura e as aberturas máximas aceitáveis das fissuras continuam sendo decisões estruturais baseadas nas condições de vinculação, exposição e serviço.
Uma temperatura baixa de lançamento pode substituir o isolamento superficial?
Não. Essas duas medidas desempenham funções distintas.
Uma temperatura baixa de lançamento reduz o ponto inicial do ciclo térmico e pode diminuir a temperatura máxima interna. Já o isolamento superficial limita a perda rápida de calor e ajuda a manter a temperatura da superfície próxima à do interior mais quente.
Mesmo o concreto lançado a baixa temperatura pode desenvolver um grande gradiente térmico se sua superfície for exposta ao ar frio ou ao vento. O isolamento pode ser reduzido ou omitido apenas quando justificado pela análise do projeto aprovada.
Fontes externas
- Perguntas frequentes da ACI: Limites de temperatura para concreto massivo
- Perguntas frequentes da ACI: O que é concreto massivo?
- Perguntas frequentes da ACI: Período de controle térmico para concreto massivo
- ACI PRC-207.4R-20: Sistemas de resfriamento e isolamento para concreto massivo
- Concreto massivo para edifícios e pontes
