Os materiais empregados na pesquisa foram provenientes da região de Brasília-DF, exceto os aditivos superplastificantes, que foram doações de uma indústria química do estado de São
PR OG RAM A EX PE RI M EN TAL
Caracterização dos materiais
1ªetapa
Estudo dos superplastificantes à base de policarboxilato de
sódio
2ªetapa
Seleção das argamassas referências para produção de
CAA
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Paulo. A seguir, estão descritas as características dos materiais empregados no programa experimental.
3.1.1 Finos
Para produção das argamassas e dos concretos foram empregados os finos: um cimento Portland de alta resistência inicial (CPV ARI-RS) e fíler calcário. O fíler calcário foi utilizado em substituição, em massa, do cimento até um teor de 30%. A seguir, na Tabela 12, estão apresentadas as principais características físicas e químicas desses finos.
Tabela 12 – Caracterização química e física dos finos: cimento CPV ARI RS, fíler calcário.
Elemento Cimento Fíler calcário
Exigências NBR 5737:1992 Resultado Resultado SiO2 (%) N.E* 24,58 8,62 CaO (%) N.E. 52,84 50,67 MgO (%) ≤ 6,5 3,58 3,31 Al2O3 (%) ---- 7,43 2,89 Fe2O3 (%) ---- 3,13 1,04 SO3 (%) ≤ 3,5 3,23 --- K2O (%) ---- 0,86 0,50 Na2O (%) ---- 0,15 0,13 Perda ao fogo ≤ 4,5 2,08 --- Resíduo insolúvel N.E. 8,87 --- massa específica (g/cm³) ---- 3,11 2,70 Blaine (cm²/g) ---- 5786 3289 *N.E. = Não Especificado.
Fonte: Próprio autor.
Observa-se, na Tabela 12, que o fíler calcário é calcítico. Com relação à finura por meio do ensaio de Blaine, nota-se que o cimento possui uma área específica maior, portanto mais fino que o fíler calcário.
Quanto às distribuições granulométricas dos finos, verifica-se na Figura 20, que a distribuição granulométrica do fíler calcário apresenta uma proporção levemente superior de grãos com dimensões entre 0,001 mm e 0,003 mm do que o cimento; entretanto a distribuição granulométrica do cimento apresenta maior proporção do que o fíler calcário, de forma bem acentuada, de grãos com dimensões acima de 0,003 mm. Este fato pode contribuir para explicar a maior finura do cimento com relação ao fíler calcário.
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Figura 20 – Distribuição granulométrica a laser dos finos: (a) cimento, (b) fíler calcário.
Fonte: Próprio autor.
3.1.2 Agregados
Adotou-se a norma NBR NM 248 (2003) para determinar a distribuição granulométrica dos agregados, com a inclusão da peneira de abertura 0,075 mm, com intuito de verificar o teor de finos que é um parâmetro importante no alcance da estabilidade do concreto autoadensável no estado fresco.
a) Areia rosa: areia quartzosa, comum na região de Brasília. Possui uma massa específica de 2,66 g/cm³, obtida pelo frasco de Chapman. A sua distribuição granulométrica não se enquadra na zona utilizável, sendo, portanto, uma areia com maior predominância de grãos de diâmetro inferior a 0,3 mm, conforme mostra a linha tracejada vermelha na Figura 21 (a). Os finos equivalem a 4,3% da fração total. O módulo de finura é igual a 1,09 e dimensão máxima de 0,6 mm.
b) Areia artificial calcária: areia com massa específica igual a 2,73 g/cm³. Quanto à sua distribuição granulométrica, observa-se que a linha alaranjada na Figura 21 (b) encontra-se na zona utilizável, bem próxima da tendência da zona ótima. O módulo de finura é igual a 2,91 e dimensão máxima de 4,75 mm. Os finos correspondem a 0,9% da fração total.
c) Combinação das areias: buscou-se uma combinação das areias que pudesse reduzir os vazios e, consequentemente, o consumo de cimento, assim como uma composição de grãos com variadas dimensões que pudesse contribuir para uma melhor autoadensabilidade da matriz cimentícia. Para isso, determinou-se a maior massa unitária compactada seca da combinação da
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areia rosa (quartzosa) e da areia artificial, conforme a norma ABNT NBR NM 45 (2006). A maior massa unitária compactada seca da combinação das areias foi encontrada para uma composição de 30% de areia rosa e 70% de areia artificial. Essa composição foi empregada tanto nas argamassas como nos concretos. Nota-se, na Figura 21 (c), que a distribuição granulométrica da combinação das areias (linha verde) está mais ajustada na zona ótima do que a distribuição granulométrica de cada areia tomada de forma isolada. Esse melhor ajuste da distribuição granulométrica das areias combinadas pode ser explicado pelo maior empacotamento dessa combinação granular resultante de proporções adequadas de diferentes dimensões de grãos que, por sua vez, reduzem os vazios do sistema granular.
Figura 21 – Distribuição granulométrica dos agregados miúdos conforme a NBR NM 248 (2003): (a) areia quartzosa (rosa), (b) combinção das areias (30% de areia rosa e 70% de areia artificial), (c) areia artificial
calcária.
Fonte: Próprio autor.
d) Agregado graúdo: litologia calcária com massa específica igual a 2,73 g/cm³. A sua distribuição granulométrica está boa parte enquadrada na zona 4,8/12,5, conforme apresenta a Figura 22. O módulo de finura é igual a 5,78 e o dimensão máxima igual a 12,5 mm.
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Figura 22 – Distribuição granulométrica do agregado graúdo (brita calcária) conforme a NBR NM 248 (2003).
Fonte: Próprio autor.
3.1.3 Aditivo superplastificante
Foi selecionado, entre aditivos de mesmo fabricante, o aditivo superplastificante à base de policarboxilato de sódio que fosse capaz de conferir uma autoadensabilidade mais adequada e duradoura à argamassa, de acordo com os propósitos e limites adotados na presente pesquisa. Para isso, foi feito um estudo em argamassas de relação água/sólidos (em volume) igual a 0,45, considerado a primeira etapa do programa experimental desta tese. Nessa avaliação, considerou-se os resultados de espalhamento e de fluidez das argamassas diante da adoção das seguintes variáveis independentes: tempo (níveis: 30 min, 60 min e 90 min); tipo de aglomerante (níveis: referência, 20% de substituição (em massa) de fíler calcário, 30% de substituição (em massa) de fíler calcário); superplastificante (níveis: SP1; SP2; SP3) e teor de aditivo em função do consumo de aglomerante (níveis: 0,6%, 0,8%, 1,0%, 1,2%, 1,4%). Dessa forma, foi possível constatar que o aditivo superplastificante SP3, de maior teor de resíduo sólido (conforme está apresentado na Tabela 13), propiciou um melhor desempenho às argamassas no que tange à propriedade de autoadensabilidade. A partir daí, esse aditivo foi adotado para produção de argamassas e de concretos em outras etapas subsequentes do programa experimental desta tese. Na Tabela 13, encontram-se as principais características dos aditivos superplastificantes estudados.
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Tabela 13 – Principais características dos aditivos a base de policarboxilato de sódio empregados na presente pesquisa. Tipo SP Teor de sólidos NBR 10908 (1990) pH Densidade (g/cm³) Recomendações técnicas Dosagem recomendada (% sobre aglomerante – em massa) Referência do fabricante (%) Determinado experimentalmente (%) SP1 34,00 13,90 6,0 1,06
Concreto em geral, fluido ou autoadensável. Proporciona ótima redução da demanda água,
ótimas resistências iniciais e excelente manutenção de abatimento. 0,4 a 1,2 SP2 20,00 9,07 6,0 1,06 Excelente poder dispersante permitindo grande redução da relação
água/cimento e aumento de resistências iniciais e finais. Menor incorporação de ar. 0,5 a 1,0 SP3 40,00 37,56 6,0 1,09 Concretos de alto desempenho, autoadensável, para pré- moldados e para artefatos de cimento – proporciona manutenção da trabalhabilidade por elevados períodos e obtenção de elevadas resistências iniciais e finais 0,3 a 1,2
Fonte: Próprio autor.