ENSAIOS COM O CONCRETO

Conforme o esquema da Figura 21, os ensaios realizados para análise das propriedades

do concreto foram: o ensaio de Abatimento de Tronco de cone, em conformidade com a NBR

NM 67/1998: Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone ou

Slump Test; o ensaio de resistência à compressão, em conformidade com a NBR 5739/2018:

Concreto - ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos; ensaio de absorção e massa

específica, seguindo as recomendações da NBR 9778/2009: Argamassa e concreto

endurecidos- Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica; e ensaio

de desempenho térmico, desenvolvido no próprio laboratório de UFERSA/Angicos.

Figura 21: Fluxograma sobre o procedimento experimental realizado.

Fonte: Autoria própria (2019). CONCRETO CONVENCIONAL TR REF ENSAIOS FÍSICOS E MECÂNICOS ABATIMENTO DE TRONCO DE CONE RESISTÊNCIA À RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ABSORÇÃO E MASSA ESPECÍFICA DESEMPENHO TÉRMICO CONCRETO COM AGREGADO LEVE TR V 35 ENSAIOS FÍSICOS E MECÂNICOS ABATIMENTO DE TRONCO DE CONE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ABSORÇÃO E MASSA ESPECÍFICA DESEMPENHO TÉRMICO TR V 45 TR V 15

3.4.1 Ensaio do Abatimento do Tronco de Cone

Para cada um dos quatros tipos de traços realizados, foi determinado o abatimento

obtido.

Para este ensaio foram utilizados os seguintes equipamentos:

 Molde com base inferior de 200 mm ± 2 mm e base superior de 100 mm ± 2 mm, com

altura de 300 mm ± 2 mm;

 Haste de compactação de 16 mm de diâmetro e comprimento de 600 mm;

 Placa de base.

Para realização do ensaio foram umedecidos o molde e a placa de base e colocado o

molde sobre a placa de base. Durante o preenchimento do molde com o concreto de ensaio,

foram posicionados os pés sobre as aletas do molde, de forma a mantê-lo estável. Encheu-se

rapidamente o molde com o concreto coletado na betoneira, em três camadas, cada uma com

aproximadamente um terço da altura do molde e compactada cada camada com 25 golpes

com a haste de socamento.

Após isso, com concreto acumulado na superfície, arrasou-se com uma

desempenadeira e com movimentos rolantes da haste de compactação.

Por sequência, retirou-se o molde do concreto, levantando-o cuidadosamente na

direção vertical. Imediatamente após a retirada do molde, mediu-se o abatimento do concreto,

determinando a diferença entre a altura do molde e a altura do eixo do corpo-de-prova, que

corresponde à altura média do corpo-de-prova desmoldado.

3.4.2 Moldagem dos corpos de prova

Para realizar a moldagem dos corpos de prova cilíndricos e placas foi aplicada uma

fina camada de desmoldante nas paredes internas dos moldes. Em seguida foram

confeccionados os concretos (referência e com os teores de agregado leve) nas proporções já

especificadas. Para a moldagem de cada tipo de concreto (TR REF, V 15, V 35 e V 45) foram

preenchidos 5 corpos de prova cilíndricos, com dimensões de 10 x 20 cm e duas placas com

dimensões 15 x 30 cm.

Os corpos de prova foram preenchidos de uma única vez para cada traço e foi feito o

adensamento com o auxílio de um vibrador elétrico. A Figura 22 ilustra a confecção das

amostras. Para a finalização do preenchimento dos mesmos foram executadas arrasamento do

topo das amostras moldadas. Após 24 horas foi efetuada a desmoldagem.

Figura 22: Moldagem dos corpos de prova.

Fonte: Autoria própria (2019).

O procedimento de cura aplicada as amostras foi à cura em tanque cheio de água

durante 28 dias. A Figura 23 ilustra como foi realizada a cura dos corpos de prova.

Figura 23: Processo de cura dos corpos de prova.

Fonte: Autoria própria (2019).

3.4.3 Ensaio de Resistência à compressão axial

A aparelhagem necessária para realização do ensaio foi:

 Equipamento para compressão;

 Sistema de medição de forças;

 Pratos de compressão.

 Retífica.

O ensaio foi realizado no laboratório de Materiais de construção da UFRN/Natal, em

uma máquina de acionamento elétrico, sistema hidráulico, com velocidade de 0,45Mpa/s. O

ensaio consiste em romper os corpos de prova após 28 dias passados pelo processo de cura.

Antes do ensaio, as faces dos pratos de carga e do corpo de prova foram limpas e secas e, em

seguida, os corpos de prova foram centralizados no prato inferior. A carga do ensaio foi

aplicada continuamente até acontecer a ruptura. A resistência à compressão foi obtida

dividindo-se a carga da ruptura pela área da seção transversal do corpo de prova. A Figura 24

mostra o corpo de prova no momento de ruptura.

Figura 24: Ensaio de compressão dos corpos de prova.

Fonte: Autoria própria (2019).

3.4.4 Ensaio de absorção de água e Massa específica

Para realização deste ensaio, foi necessário fazer uso dos seguintes equipamentos:

 Balança hidrostática;

 Balança com resolução de 0,01 g;

 Recipientes adequados para imersão e fervura das amostras;

 Estufa com temperatura de (105 ± 5) °C.

Após os 28 dias de processo de cura, duas amostras de cada traço de concreto

produzido foram inseridas na estufa, à temperatura de 105°C ± 5°C, por 72 horas, para

registrar a massa seca de cada amostra (m

_s

), como ilustra a Figura 25. Completado o tempo,

as amostras foram imersas em água à temperatura de 23°C ± 2°C por 72 horas, determinando

a etapa de saturação.

Figura 25: Corpos de prova na estufa.

Fonte: Autoria própria (2019).

Em seguida, os corpos de prova foram colocados em um recipiente cheio de água e

levada à ebulição entre o tempo de 15 a 30 minutos, por um período de 5 horas. Logo após,

esperou a água esfriar naturalmente e registrou a massa com auxílio da balança hidrostática

(mi). Depois retirou as amostras da água, enxugou-as e pesou para registrar a massa saturada

(msat). Esse procedimento é ilustrado nas Figuras 26 e 27.

Figura 26: Corpo de prova submetido à ebulição.

Figura 27: Registro da massa com auxílio da balança hidrostática

Fonte: Autoria própria (2019).

A determinação de absorção é dada através da Equação 8:

𝐴=

𝑋 100 (8)

Onde:

A= absorção de água;

msat= massa da amostra saturada;

ms= massa da amostra seca em estufa.

A massa específica da amostra seca foi calculada através da Equação 9:

(9)

Onde:

𝜌 = massa específica seca;

ms = massa da amostra seca;

msat = massa da amostra saturada;

mi = massa da amostra imersa em água.

3.4.5 Ensaio térmico

Após a confecção das placas de concreto e passados 28 dias de cura úmida, foi feita a

análise térmica, que consistiu na montagem de um protótipo desenvolvido no laboratório de

Materiais de Construção da UFERSA Campus Angicos. As placas ficaram secando ao ar livre

durante 72 h antes da realização deste ensaio.

O protótipo – aparato experimental utilizado – tinha a finalidade de avaliar o

desempenho térmico das placas cimentícias. Para sua confecção, utilizou-se uma caixa de

madeira com dimensões aproximadas de 90x60x45 cm, com capacidade de 170 litros. À caixa

térmica foi adicionada uma fonte de calor no seu interior e uma divisória interna de

Poliestireno Expandido (EPS), conforme mostrado nas Figuras 28 e 29. Foram utilizadas três

lâmpadas infravermelhas de 250 Watts representando a fonte de calor. Foram escolhidas tais

lâmpadas, pois estas irradiam elevadas temperaturas.

Figura 28: Esquematização do protótipo usado para ensaio de desempenho térmico.

Fonte: Alves (2018)

Figura 29: Protótipo do ensaio de desempenho térmico: (a) lâmpadas infravermelhas como

fonte de calor incidente sobre a placa; (b) placas cimentícias encaixadas e envolvidas por uma

divisória de EPS.

Fonte: Autoria própria (2019).

Nesse sentido, o ambiente com a fonte de calor correspondeu ao ambiente externo,

simulando o efeito da temperatura externa que atua nas edificações; já o ambiente oposto,

fechado, foi entendido como sendo o ambiente interno, referente ao interior das edificações.

Foram utilizados dois sensores de temperatura de um lado e dois sensores do outro,

ligados a um arduíno que se conectava ao computador, fazendo as leituras das variações

térmicas num software denominado Coolterm.

A variação de temperatura foi analisada durante 120 minutos para cada par de placas

dos traços realizados, com leituras feitas por minuto no software utilizado.

Somente o ambiente interno do protótipo foi vedado, para evitar danificações na caixa,

já que não poderia aguentar temperaturas muito elevadas. Enquanto isso, o ambiente externo

do protótipo, por estar aberto, tem a influência de temperatura não somente da fonte de calor,

como também do próprio ambiente onde estava sendo realizado o ensaio.

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

A seguir serão apresentados e discutidos os resultados obtidos através dos ensaios

desenvolvidos para a realização desse trabalho.

4.1.1 Cimento

O cimento utilizado para realização dos ensaios do concreto foi submetido a alguns

ensaios para sua caracterização, como foi descrito anteriormente. Os resultados estão

apresentados na Tabela 5.

Tabela 5: Caracterização do cimento.

Ensaio Resultados Limite CP V ARI

Finura (resíduo retido na peneira #200) (%) 2,44% <6%

Tempo de início de pega (min) 143 min ≥ 60 min

Tempo de fim de pega (min) 299 min ≤ 600 min

Consitência normal da pasta (ml) 155 ml ^{Sonda de Temaster, afastar 6 ±}

mm

Expansibilidade a frio (mm) 0,33 ≤ 5 mm

Fonte: Autoria própria (2019).

A norma NBR 16697:2018 - Cimento Portland - Requisitos, apresenta por exigência

física que o limite de percentual do índice de finura do cimento CP V seja ≤ 6%. Como

ilustrado na Tabela 5, o cimento utilizado nos ensaios dessa pesquisa apresenta o índice de

finura de 2,44%.

A finura do cimento é uma propriedade que está diretamente relacionada com o

tamanho dos seus grãos, fator que influencia na velocidade das reações de hidratação do

cimento. Quanto menor o índice de finura, mas rápido acontecem às reações de hidratação,

resultando a produção de compostos que conferem resistência mecânica ao concreto. O maior

índice de finura do cimento melhora a trabalhabilidade, a impermeabilidade e a coesão do

concreto produzido, particularmente nas primeiras idades, diminuindo a exsudação e outros

tipos de segregação.

O ensaio de consistência normal da pasta tem a finalidade de estabelecer a relação

água/cimento empregada para o ensaio de tempo de início e fim de pega. O resultado desse

ensaio mostrou ser necessária uma relação água/cimento de 0,304 para que o cimento

atingisse uma consistência apropriada para o ensaio de tempo de pega.

Como podemos observar na Tabela 5, o cimento iniciou seu processo de pega aos 143

min e o fim de pega aos 299 min, concluindo que o cimento utilizado nesta pesquisa, em

relação ao tempo de pega, encontra-se conforme estabelecido pelas normas NBR NM 43

(ABNT, 2002) e NBR 11579 (ABNT, 2012).

Com relação ao ensaio de expansibilidade, o cimento obteve uma expansão de 0,33

mm ficando dentro dos limites recomendados pela NBR 16697:2018.

Desta forma, é possível afirmar que o cimento utilizado se encontra dentro da

especificação exigida para esse material.

4.1.2 Caracterização dos agregados convencionais

Após os ensaios realizados com o agregado miúdo e graúdo, foram obtidos os

resultados que estão ilustrados na Tabela 6 e 7. A curva granulométrica da areia está

apresentada na Figura 30 e a da brita, na Figura 31.

Tabela 6: Resultados do ensaio de caracterização granulométrica e física da areia.

Diâmetro da Peneira (mm) Material Retido (g) Porcentagem Retida ^Retida Acumulada ^Passante 4,75 0 0,00% 0,00% 100,00% 2,36 14,64 4,19% 4,19% 95,81% 1,18 49,96 14,30% 18,49% 81,51% 0,6 95,27 27,27% 45,76% 54,24% 0,3 139,3 39,87% 85,62% 14,38% 0,15 47,34 13,55% 99,17% 0,83% Fundo 2,89 0,83% 100,00% 0,00% Total 349,4 100,00% Módulo de finura 2,53 Diâmetro máximo (mm) 2,36 Massa unitária (g/cm³) 1,5 Massa específica (g/cm³) 2,58

Coeficiente de não-uniformidade (Cu) 2,80

Coeficiente de curvatura (CC) 0,70 Fonte: Autoria própria (2019).

Tabela 7: Resultados do ensaio de caracterização granulométrica e física da brita.

Diâmetro da Peneira (mm) Material Retido (g) Porcentagem

Retida Retida Acumulada Passante

25 0 0,00% 0,00% 100,00% 19 79,9 1,60% 1,60% 98,40% 12,5 2.898,50 58,14% 59,74% 40,26% 9,5 1.661,20 33,32% 93,06% 6,94% 6,3 332,9 6,68% 99,70% 0,30% 4,75 9,1 0,18% 99,90% 0,10% Fundo 4 0,08% 100,00% 0,00% Total 4985,6 100,00% Diâmetro máximo (mm) 19 Massa unitária (g/cm³) 1,27 Massa específica (g/cm³) 2,69

Fonte: Autoria própria (2019).

Figura 30: Curva granulométrica da areia natural.

Fonte: Autoria própria (2019).

Na mecânica dos solos é possível classificar os agregados por meio do coeficiente de

não uniformidade (Cu) como: muito uniforme (Cu < 5), de uniformidade média (5 <Cu< 15),

e menos uniforme (Cu > 15). Outro parâmetro utilizado é o coeficiente de curvatura, que

indica se o solo é bem graduado ou não, no qual o solo é considerado bem graduado se 1 <

CC < 3. Pode-se concluir, através da Tabela 7, que a areia natural utilizada é considerada

como muito uniforme e que possui uma má graduação, o que significa que a mesma apresenta

grãos com pouca variabilidade nas dimensões.

Segundo Dutra (2015), é importante que a areia tenha uma distribuição granulométrica

equilibrada e preferencialmente continua, pois sua distribuição granulométrica influencia

diretamente na trabalhabilidade e na estrutura do concreto.

De acordo com a NBR 7217/2005: Agregados – Determinação da composição

granulométrica, a granulometria da areia se encontra na zona utilizável e apresenta módulo de

finura na zona ótima e classificação granulométrica média (pois seu módulo de finura se situa

entre os valores de 2 a 3).

Figura 31: Curva granulométrica da brita.

Fonte: Autoria própria (2019).

A brita, de acordo com a granulometria, é considerada Brita 1 também se enquadrando

dentro dos limites recomendados pela norma. Dessa maneira, ambos os agregados se

encontram dentro dos limites recomendados por norma para que sejam passíveis de utilização

do agregado.

4.1.3 Caracterização física do agregado leve

O agregado leve (vermiculita expandida) utilizado na pesquisa foi submetido aos

mesmos ensaios de caracterização granulométrica e física realizados na areia natural, os

resultados estão na Tabela 8.

Tabela 8: Resultados do ensaio de caracterização granulométrica e física da vermiculita.

Diâmetro da Peneira (mm) ^Material Retido (g)

Porcentagem

Retida Retida Acumulada Passante

4,75 0 0,00% 0,00% 100,00% 2,36 0,4 0,08% 0,08% 99,92% 1,18 249,31 49,83% 49,91% 50,09% 0,6 200,7 40,12% 90,03% 9,97% 0,3 28,29 5,65% 95,68% 4,32% 0,15 10,57 2,11% 97,80% 2,20% Fundo 11,03 2,20% 100,00% 0,00% Total 500,3 100,00% Módulo de finura 3,33 Diâmetro máximo (mm) 2,36 Massa unitária (g/cm³) 0,16 Coeficiente de não-uniformidade ^2,33

Fonte: Autoria própria (2019).

De acordo com os dados apresentados na Tabela 8, observa-se que a vermiculita

expandida possui maior quantidade de grãos acima de 0,6 mm de diâmetro (mais de 90%),

confirmando a classificação como superfina (70-95% > 0,6 mm, segundo o padrão brasileiro),

classificação esta utilizada por Reis (2002).

Pelo fato do agregado ser considerado muito fino, demanda um maior consumo de

água para a produção do concreto. O acréscimo de água torna-se necessário para produzir

uma maior quantidade de pasta e envolver todos os grãos proporcionando uma melhor

trabalhabilidade ao concreto. Porém, é importante ter cautela quanto ao consumo de água,

pois um maior consumo de água no concreto reduzirá a resistência do mesmo devido à

evaporação da água tornando o concreto muito poroso, podendo gerar fissuras. A Figura 32

ilustra a curva granulométrica da vermiculita.

Figura 32: Curva granulométrica da vermiculita.

Fonte: Autoria própria (2019).

A má graduação do agregado interfere diretamente em propriedades do concreto,

aumentando o índice de vazios e reduzindo a resistência mecânica, devido aos vazios que

surgem de uma granulometria uniforme. Porém, esse fator poderá não ser tão significante uma

vez que utilizamos os dois tipos de agregados miúdos na mistura dos concretos leves. Isto

possibilitou que os vazios deixados pelos grãos mais grossos da vermiculita (MF de 3,33),

pudessem ser parcialmente preenchidos pelos grãos menores da areia (MF de 2,52).

No documento ANGICOS/RN 2019 (páginas 45-58)