A dosagem dos concretos foi realizada buscando analisar o efeito da substituição volumétrica parcial do agregado graúdo natural por agregado graúdo reciclado, além da utilização de tratamentos nestes. A dosagem nesta pesquisa foi baseada no método IPT/EPUSP de Helene e Terzian (1992), utilizando a relação água/cimento de 0,50.
Foi executado, inicialmente, um traço piloto buscando determinar o teor de argamassa ideal, sendo este de 52%. Posteriormente, com o teor de argamassa ideal fixado, e a consistência pelo abatimento do tronco de cone em 150 ± 10 mm, foram determinados os demais traços. Para atingir a consistência desejada, foi necessária a utilização de aditivo superplastificante, sendo determinado o teor de 0,38% para todos os traços, calculado sobre a massa de cimento utilizada.
Foram produzidos oito traços de concreto, os quais foram denominados como: CREF, CARC20-SM, CARC20-M, CARC20-M-DE25, CARC20-M-DE100, CARC50-SM, CARC50-M e CARC50-M-DE25. Na Tabela 3.7 estão apresentadas as nomenclaturas dadas aos concretos e suas respectivas características.
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Tabela 3.7 – Nomenclatura e características dos traços.
Traço Característica
CREF Concreto referência (sem ARC).
CARC20-SM Concreto com 20% de ARC sem moagem (SM). CARC20-M Concreto com 20% de ARC com moagem (M).
CARC20-M-DE25 Concreto com 20% de ARC, com moagem (M), utilizando o método de mistura dois estágios (DE) com 25% de cimento Portland.
CARC20-M- DE100
Concreto com 20% de ARC, com moagem (M), utilizando o método de mistura dois estágios (DE) com 100% de cimento Portland.
CARC50-SM Concreto com 50% de ARC sem moagem (SM). CARC50-M Concreto com 50% de ARC com moagem (M).
CARC50-M-DE25 Concreto com 50% de ARC, com moagem (M), utilizando o método de mistura dois estágios (DE) com 25% de cimento Portland.
Na definição dos traços com agregados de resíduo de concreto, o agregado graúdo natural foi substituído parcialmente por ARC nos teores de 20% e 50%, em volume. Os teores de substituição foram determinados baseados na literatura (conforme a Tabela 2.3), e foram realizados considerando a curva de distribuição granulométrica do agregado graúdo natural, sendo substituído nas proporções correspondentes a cada fração granulométrica. A substituição foi realizada considerando a curva de distribuição granulométrica, buscando manter o mesmo fator de empacotamento dos agregados.
A substituição dos agregados graúdos ocorreu em volume, considerando que o valor de massa específica do agregado reciclado é inferior à do agregado natural. Desta forma, se a substituição ocorresse em massa, haveria um volume maior de ARC, sendo necessária uma maior quantidade de cimento Portland, água e aditivo superplastificante para produzir concretos semelhantes ao concreto referência. Para se obter a quantidade necessária de agregados reciclado, foi utilizada a Equação 9.
(Equação 9)
Sendo:
Marc = Massa do ARC (kg);
Mag.nat = Massa do agregado graúdo natural (kg); arc = Massa específica do ARC (kg/cm³);
ag.nat = Massa específica do agregado graúdo natural (kg/cm³).
Nos concretos com ARC se fez necessário ainda considerar a água adicional referente à absorção total do agregado reciclado, determinada através do ensaio de absorção de água. Foi considerado no cálculo da quantidade total de água, 100% do valor de absorção de água do
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agregado de reciclado. Desta forma, a relação água/cimento efetiva dos traços com agregado reciclado tornou-se maior. Na Tabela 3.8 estão apresentadas as composições de todos os traços produzidos nesta pesquisa.
Tabela 3.8 – Composições dos traços de concreto.
Traço Cimento Areia
Agregado graúdo reciclado Brita 19,0 mm Brita 12,5 mm Aditivo SP (%) a/c a/c efetiva Massa específica (kg/m³) Consumo de cimento (kg/m³) CREF 1,00 2,12 0 2,016 0,864 0,38 0,50 0,50 2393,68 368,26 CARC20- SM 1,00 2,12 0,539 1,613 0,691 0,38 0,50 0,5213 2332,63 359,74 CARC20- M 1,00 2,12 0,539 1,613 0,691 0,38 0,50 0,5213 2381,75 367,31 CARC20- M-DE25 1,00 2,12 0,539 1,613 0,691 0,38 0,50 0,5213 2294,04 353,78 CARC20- M-DE100 1,00 2,12 0,539 1,613 0,691 0,38 0,50 0,5213 2269,47 349,99 CARC50- SM 1,00 2,12 1,35 1,008 0,432 0,38 0,50 0,553 2257,54 349,30 CARC50- M 1,00 2,12 1,35 1,008 0,432 0,38 0,50 0,553 2303,86 356,47 CARC50- M-DE25 1,00 2,12 1,35 1,008 0,432 0,38 0,50 0,553 2244,21 347,24
Os traços CARC20-M, CARC20-M-DE25 e CARC20-M-DE100 foram utilizados para analisar o desempenho dos concretos em relação ao teor de cimento Portland (25% e 100%) utilizado na primeira etapa da abordagem de mistura de dois estágios, conforme descrito no item 3.2.1.
Já os traços CARC20-M, CARC20-M-DE25, CARC50-M e CARC50-M-DE25 foram dosados buscando verificar o efeito da abordagem de mistura de dois estágios com 25% de cimento Portland em diferentes teores de substituição (20% e 50%) de ARC no concreto, conforme descreve o item 3.2.2.
Os traços CARC20-SM, CARC20-M, CARC50-SM e CARC50-M foram comparados entre si, buscando verificar por meio dos resultados de massa específica no estado fresco e resistência à compressão simples, o efeito da moagem dos ARC, conforme descrito no item 3.2.3.
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Durante a produção dos concretos, foi realizada uma pré-molhagem dos ARC por 20 minutos nos traços CARC20-SM, CARC20-M, CARC50-SM e CARC50-M. Este tempo de pré- molhagem foi determinado experimentalmente através do ensaio de absorção de água do agregado reciclado, conforme o modelo proposto por Leite (2001). Na Figura 3.3 está apresentada a curva de absorção do ARC, obtida através do ensaio de absorção de água por 60 minutos.
Figura 3.3 – Curva de absorção dos agregados graúdos de resíduo de concreto.
Considera-se que no intervalo de tempo de 20 minutos estes agregados absorvem quase 80% da água, evitando assim, a absorção da água da matriz cimentícia por parte destes. A água utilizada no procedimento de pré-molhagem foi a mesma empregada na produção do concreto, e foi adicionada de forma que cobrisse todos os agregados reciclados utilizados na dosagem, conforme apresentado na Figura 3.4.
Após o período de pré-molhagem dos concretos CARC20-SM, CARC20-M, CARC50-SM e CARC50-M, foi adicionado à betoneira o restante dos materiais de dosagem.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 % Ab sor vi d o Tempo (min)
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Figura 3.4 – Pré-molhagem dos agregados reciclados pertencentes ao concreto (a) 20% de ARC; (b) 50% de ARC.
3.2.1. Análise do teor de cimento Portland na primeira etapa da abordagem de mistura de dois estágios
Buscando avaliar qual o teor de cimento Portland utilizado na pré-mistura (1º estágio) que melhor satisfaz as propriedades do concreto, foram analisadas duas variações da abordagem de mistura dois estágios no concreto com 20% de ARC.
Na dosagem do CARC20-M-DE25, no primeiro estágio da mistura foi adicionada 90% da água de dosagem, o cimento Portland (25% do requerido) e os ARC. Os agregados reciclados permaneceram imersos na pasta de cimento por 20 minutos (período determinado através da curva de absorção de água, conforme a Figura 3.3). Após os 20 minutos, no segundo estágio, foi adicionado o restante dos materiais: cimento Portland remanescente, agregados graúdos naturais, agregados miúdos, aditivo superplastificante e o restante da água.
Já na dosagem do CARC20-M-DE100, no primeiro estágio de mistura foi adicionada 90% da água requerida, o cimento Portland (100% do requerido) e os ARC. O período de permanência dos ARC na pasta também foi de 20 minutos. Em seguida, no segundo estágio, foram adicionados os agregados graúdos naturais, os agregados miúdos, o superplastificante e o restante da água.
A análise do teor de cimento Portland utilizado no primeiro estágio da abordagem de mistura dois estágios foi realizada por meio de ensaios do concreto no estado fresco, propriedades
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mecânicas e alguns parâmetros de durabilidade. Na Figura 3.5 está apresentado o primeiro estágio da abordagem de mistura dois estágios dos concretos CARC20-M-DE25 (a) e CARC20-M-DE100 (b), respectivamente.
Figura 3.5 – Primeira etapa da abordagem de mistura dois estágios (a) CARC20-M-DE25; (b) CARC20-M- DE100.
3.2.2. Análise do efeito da abordagem mistura de dois estágios em concretos com diferentes teores de ARC
Buscando analisar o efeito da abordagem de mistura de dois estágios em concretos com diferentes teores de ARC, foram dosados os concretos CARC20-M, CARC20-M-DE25, CARC50-M e CARC50-M-DE25, os quais foram confeccionados com 20% e 50% de ARC e submetidos à abordagem de mistura dois estágios com 25% de cimento Portland.
O processo de mistura dos concretos seguiu o mesmo procedimento descrito anteriormente (item 3.2.1), mudando apenas o teor de agregado reciclado.
A análise do efeito da abordagem de mistura de dois estágios em concretos com diferentes teores de ARC foi realizada por meio de ensaios do concreto no estado fresco, propriedades mecânicas e alguns parâmetros de durabilidade. Na Figura 3.6 está ilustrada a primeira etapa de mistura dos concretos produzidos por meio da abordagem de dois estágios com 25% de ARC (a) e 50% de ARC (b).
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Figura 3.6 – Primeira etapa da abordagem de mistura dois estágios (a) CARC20-M-DE25; (b) CARC50-M- DE25.
3.2.3. Análise do efeito da moagem dos ARC
Os traços de concreto CARC20-SM e CARC50-SM foram dosados buscando verificar o efeito da moagem utilizada para proporcionar a substituição dos ARC na faixa granulométrica do agregado graúdo natural. A moagem foi realizada por meio de um moinho de bolas para ensaio de abrasão – “Los Angeles”, o qual segundo alguns autores (PURUSHOTHAMAN et al., 2015; PANDURANGAN et al., 2016) também é utilizado com o objetivo de remover as partículas de argamassa dos ARC.
Desta forma, os concretos CARC20-SM e CARC50-SM foram dosados com os ARC da forma que vieram da fábrica, ou seja, sem passar pelo processo de moagem no Los Angeles. Além disso, os ARC não foram substituídos na fração granulométrica correspondente do agregado graúdo natural para tentar facilitar a utilização. Consequentemente, nesta análise houve variação no fator de empacotamento dos agregados graúdos, sendo os comportamentos dos concretos também atribuídos a este fator.
Os traços CARC20-SM e CARC50-SM foram comparados por meio dos resultados de massa específica no estado fresco e resistência à compressão simples com os CARC20-M e CARC50-M.
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Após a produção dos concretos, foram realizados os ensaios de avaliação no estado fresco (item 3.3). E, posteriormente, foram moldados os corpos de prova cilíndricos de 10 x 20 cm, sendo adensados com a utilização de um vibrador, de acordo com a ABNT NBR 5738:2015. A cura dos corpos de prova foi realizada ao ar nas primeiras 24 horas, por fim, foram desmoldados e colocados na câmara úmida até a data de realização dos ensaios.