5.1 - Caracterização dos materiais utilizados
5.1.1 - Cimentos
No presente trabalho foram utilizados cimentos Portland do tipo II/B - L 32.5 N e do tipo II 42.5 R, segundo a classificação da NP EN 197-1 (2001). Ambos os cimentos foram fornecidos pela empresa Cimpor fabricados no centro de produção de Loulé.
A tabela 12 apresenta os valores médios mensais das características químicas, físicas e mecânicas, obtidas nos respectivos centros de produção, relativos ao mês em que foram realizadas as colheitas usadas neste trabalho. Entre parêntesis são apresentados alguns valores que foram obtidos no Laboratório de Materiais de Construção da Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Algarve, sobre amostras do cimento utilizado nos ensaios.
Características Tipo II/B - L 32.5 N Tipo II 42.5 R
Massa Volúmica (2.98 g/cm3) 3.04 g/cm 3 (3.11 g/cm3) Superfície Mássica (Blaine) --- --- Resíduo de peneiração (45µm) 20.3% 6.6% Resíduo de peneiração (90µm) (4.4%) 3.1% (0.1%) 0.2% Água de pasta normal (26.0%) 26.4% (27.9%) 28.1% Início de presa (2h10m) 2h18m (1h50m) 2h28m Fim de presa (3h10m) 3h18m (2h59m) 3h37m Características Físicas
Expansibilidade (1.25mm) 2.0mm (0.75mm) 1.1mm Resistência à flexão (2 dias) 4.1MPa 5.4MPa Resistência à flexão (7 dias) 5.5MPa 7.3 MPa Características
Mecânicas
Resistência à compressão (2
dias) 21.8MPa 25.5 MPa
Resistência à compressão (7
dias) 31.8MPa 40.5 MPa
Resistência à compressão (28
dias) 38.0Mpa 49.9 MPa
SiO2 14.96% 19.07% Al2O3 4.27% 5.07% Fe2O3 2.61% 2.92% CaO total 60.84% 60.66% MgO 1.09% 1.24% SO3 2.84% 2.73% Cloretos --- 0.014% Cal livre 1.48% 0.78% Resíduo insolúvel --- 2.84% Características Químicas Perda ao fogo 12.02% 6.95%
Tabela 12 – Características dos cimentos utilizados
5.1.2 - Cinzas volantes
As cinzas volantes utilizadas neste estudo têm origem na central térmica de Compostilha (Espanha), utilizadas com frequência no nosso país. Na tabela 13 são apresentadas as características médias, segundo a informação cedida pelo fornecedor. Foram também realizados ensaios a algumas características fundamentais, cujos resultados são apresentados dentro de parêntesis. Estes últimos foram realizados no Laboratório de Materiais de Construção da Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Algarve.
Características segundo a NP EN Limites exigidos 450
Valores médios obtidos
Perda ao fogo 5.0% máximo 2.7 %
Cloretos 0.10% máximo 0,0 %
Trióxido de enxofre 3.0% máximo 0.5 % Características
Químicas
Óxido de cálcio livre 1.0% máximo 0,0 % Resíduo de peneiração
(45µm) 40% máximo 12.9 %
Índice de actividade aos 28
dias 75% mínimo 96 % (nota 1) Expansibilidade (Le Chatelier) 10 mm máximo 0 mm Superfície mássica (Blaine) --- Características
Físicas
Massa volúmica (2.25 g/cm3)
(nota 1, executado com 75% de cimento tipo I 42.5R + 25% de cinzas volantes, em massa)
5.1.3 - Agregado fino
O agregado fino utilizado no presente trabalho é rolado. A areia foi fornecida pela empresa A. Santos & Brito do Vale Lda, cuja extracção teve lugar na ria/mar ao largo de Tavira. Nas tabelas 14 e 15 são apresentadas as características deste agregado. Os valores aí presentes foram determinados em ensaios realizados no mesmo laboratório já referido.
Designação Norma seguida Areia
Máxima dimensão, D ASTM 1 mm
Mínima dimensão, d ASTM 0.125 mm
Módulo de finura --- 2.33
Massa volúmica das partículas secas NP EN 1097-6 2660 Kg/m3 Absorção de água NP EN 1097-6 0.9% Baridade (não compactada) NP EN 1097-3 1360 Kg/m3
Tabela 14 – Características do agregado fino (areia)
Malha (mm) (%material Areia passado) 125 100 63 100 31.5 100 16 100 8 100 4 100 2 99.3 1 95.3 0.5 44.2 0.250 28.2 0.125 0.4 0.063 0
Tabela 15 – Granulometria do agregado fino (areia)
Na figura 25, são apresentadas as curvas granulométricas da areia.
5.1.4 - Agregado grosso
O agregado grosso utilizado no presente estudo foi fornecido pela empresa Agrepor, Lda. A extracção teve lugar nas pedreiras da serra de Loulé e tratam-se de agregados calcários.
As tabelas 16 e 17 apresentam as características deste agregado grosso, adiante designado por brita fina. Os valores presentes, foram obtidos em ensaios realizados no laboratório anteriormente referido.
Designação Norma seguida Brita fina
Máxima dimensão, D ASTM 16 mm
Mínima dimensão, d ASTM 4 mm
Módulo de finura 6.44
Massa volúmica das partículas secas NP EN 1097-6 2620 Kg/m3 Absorção de água NP EN 1097-6 0.5% Baridade (não compactada) NP EN 1097-3 1410 Kg/m3
Tabela 16 – Características do agregado grosso
Malha (mm) (% material Brita fina passado) 125 100 63 100 31.5 100 16 100 8 49,4 4 2,7 2 1,1 1 0,9 0.5 0,7 0.250 0,5 0.125 0,3 0.063 0
Tabela 17 – Granulometria do agregado grosso
Na figura 26, apresentam-se as curvas granulométricas do agregado grosso (brita fina), juntamente com a do agregado fino (areia) referidos em 5.1.3.
Fig. 26 - Curvas granulométricas dos agregados
5.1.5 - Adjuvantes
a) Superpastificante
Neste estudo foi utilizado um superplastificante, com a designação comercial de “GLENIUM SKY 510”. Foi fornecido pela empresa Bettor MBT Portugal, S.A.. (ver anexo 1)
A tabela 18, apresenta a massa volúmica e a dosagem recomendada, de acordo com a informação fornecida pelo fabricante.
Designação Superplastificante
(“GLENIUM SKY 510”)
Massa volúmica 1,060 g/cm3 Dosagem recomendada 0,8 a 1,5% do teor de
ligante
Tabela 18 – Características do superplastificante
b) Adjuvante redutor de retracção (SRA)
Neste estudo foi utilizado um adjuvante redutor de retracção com designação comercial de “RHEOCURE SFR-2”. Foi fornecido pela empresa Bettor MBT Portugal, S.A.. (ver anexo 2)
A tabela 19 apresenta as respectivas massas volúmicas e dosagens recomendadas, de acordo com as informações fornecidas pelo fabricante.
Designação SRA
(“RHEOCURE SFR-2”)
Massa volúmica 0.99 g/cm3 Dosagem recomendada 7,5 l/m3
Tabela 19 – Características do adjuvante redutor de retracção (SRA)
5.1.6 - Água
A água utilizada no presente estudo foi obtida da rede pública, em Faro. Por esse motivo não se fizeram quaisquer ensaios a este componente.
5.2 - Desenvolvimento de misturas de SCC
Para a realização deste trabalho foi necessário desenvolver duas misturas de betão auto-compactável sem fíler e sem agentes de viscosidade, com diferentes classes de resistência de cimento.
A metodologia para o cálculo de composições de SCC aplicada foi a do Comité Técnico 174-SCC da RILEM e do EPG SCC, grupo de investigadores que realizou o “The European Guidelines for Self-Compacting Concrete – Specification, Prodution and Use”, (2005), (ver 2.4). Esta metodologia estabelece alguns limites para vários componentes da composição, que foram tidos em consideração.
Tendo como referência o estudo desenvolvido por Oliveira, (2003), com materiais nacionais, intitulado “Betão Auto-Compactável sem Fíler e Económico”, foi realizada uma aproximação da composição de SCC sem fíler e sem agentes de viscosidade, primeiro com um cimento tipo II, classe 42.5 R e depois com um cimento tipo II/B-L, classe 32.5 N.
5.2.1 - Procedimentos de amassadura para betões
Durante as várias amassaduras realizadas neste trabalho foi sempre utilizada uma betoneira de eixo vertical com capacidade de 50 litros (figura 27). Os procedimentos adoptados foram os seguintes:
• Humedecer as superfícies do equipamento em contacto com o betão;
• Introdução de todos os agregados;
• Introdução do pó (cimento, cinzas);
• Inicio da rotação da betoneira, juntamente com a introdução de cerca de 50% da dosagem de água durante 1 minuto;
• Introdução de 10% da dosagem de água misturada com o adjuvante (superplastificante), durante o minuto seguinte;
• Colocação da restante dosagem de água (40%), durante 1 minuto;
• Paragem da betoneira durante meio minuto;
• Continuação da amassadura durante mais três minutos.
5.2.2 - Desenvolvimento do SCC, com cimento tipo II, classe 42.5R
O desenvolvimento da composição de SCC com resistência superior, com cimento tipo II, classe 42.5R, é referenciada pelas siglas SCC,cII42.5R, (Self- Compacting Concrete com cimento tipo II, classe 42.5R).
A tabela 20, apresenta a composição da mistura de SCC estudada.
Componete/betão SCC,cII42.5R Cimento (cII 42.5R) 211.9 Kg/m3 Cinzas volantes 173.4 Kg/m3 Areia 770.5 Kg/m3 Brita fina 849.9 Kg/m3 Água 192.6 Kg/m3 Adj. Superplastificante 3.9 Kg/m3
Tabela 20 – Composição da mistura em SCC, com cimento tipo II, classe 42.5R
Com as composições acima apresentadas foram obtidos os resultados de ensaios ao betão fresco, presentes na tabela 21.
Ensaio /Betão SCC,cII 42.5 R
Diâmetro final de espalhamento 69 cm Tempo final de espalhamento 8 s
Tempo de fluidez 2 s
Altura H1 na caixa L 9 cm Altura H2 na caixa L 8,5 cm Coeficiente de bloqueio na caixa L (H2/H1) 0,94
Tabela 21 - Resultados obtidos ao betão fresco das misturas em SCC, com cimento tipo II, classe 42,5R
A metodologia utilizada revelou-se adequada, pois a composição SCC,cII 42.5 R, de um modo geral, apresentou resultados aceitáveis no estado fresco.
Na tabela 22, são apresentados os principais parâmetros da composição desenvolvida nesta fase, em comparação com as recomendações do Comité técnico 174-SCC da Rilem [RILEM (2001d)] (ponto 2.4.1.1) e as recomendações da EPG SCC [The European Guidelines for SCC, (2005)] (ponto 2.4.1.2).
Parâmetro / Composição Recomendações do Comité técnico 174- SCC da Rilem Recomendações da EPG SCC SCC,cII 42.5 R Total de finos 450 - 600 Kg/m3 380 – 600 Kg/m3 385.3 Kg/m3 Total de agregado grosso 750 – 920 Kg/m3 750 – 1000 Kg/m3 849.9 Kg/m3 Total de agregado fino 710 – 900 Kg/m3 778 – 891 Kg/m3 770.7 Kg/m3 Dosagem de água 150 – 200 Kg/m3 150 – 210 Kg/m3 192.6 Kg/m3 Volume de agregado grosso 30 – 34 % 27 – 36% 32 % Volume de agregado fino * 28 – 32% 29 % Razão água/finos em massa * * 0.50% Razão água/finos em volume 0.8 – 1.2 0.85 -1.10 1.32 Volume de pasta 34 - 40 % 30 – 38% 34 % Volume de agregado fino em
relação ao volume de
argamassa 40 – 50 % * 43 %
* Não existe valores recomendados
Tabela 22 - Vários parâmetros da composição SCC,cII 42.5 R
Na tabela 22, observa-se que existem alguns parâmetros que se situam fora dos limites recomendados. Relativamente ao total de finos, constata-se que a composição apresenta um valor inferior ao exigido pela recomendação do Comité Técnico 174-SCC da Rilem. Quanto ao total de agregado fino, verifica-se que o valor é inferior ao limite imposto pela recomendação EPG SCC. No que se refere ao parâmetro razão água/finos (volume), observa-se que a composição de SCC tem um valor superior ao limite exigido por ambas as recomendações.
De acordo com o EPG SCC, grupo de investigadores que desenvolveu a “The European Guidelines for SCC”, na tabela 23, o SCC é classificado quanto á sua consistência.
Parâmetro Classificação
Espalhamento (Slump–flow) SF2 Escoamento (V-funnel) VS1/VF1 Capacidade de passagem (L-box) PA2
Tabela 23 – Classificação da consistência
Relativamente à classificação da resistência à segregação não foi realizado nenhum tipo de ensaio específico para obter um valor de resistência à segregação. Assim, esta foi feita visualmente através dos ensaios realizados. Nas imagens seguintes são visíveis alguns dos ensaios realizados a esta composição no estado fresco.
Imagem 1 - Amassadura da composição SCC,cII 42.5R
Imagem 2 - Ensaio de espalhamento, SCC,cII 42.5R
Imagem 3 – Pormenor do ensaio de espalhamento, composição SCC,cII 42.5R
Imagem 4 - Ensaio na caixa L, vista lateral, composição SCC,cII 42.5R
Imagem 5 – Ensaio na caixa L, vista frontal, SCC,cII 42.5R
Imagem 6 – Ensaio no V-funnel, SCC,cII 42.5R
Na imagem 2, que apresenta o ensaio de espalhamento, observa-se uma boa distribuição dos agregados grossos, não se notando uma concentração dos mesmos no centro. A imagem 3 confirma a observação anteriormente referida pois, no limite do espalhamento do betão, é perfeitamente visível a presença de agregados grossos. Por outro lado não se nota uma separação da pasta ou argamassa dos agregados grossos.
Nas imagens 4 e 5 visualiza-se o ensaio realizado na caixa L, no qual não se nota qualquer tipo de segregação. A imagem 4 salienta ainda um bom nivelamento do betão. Na imagem 6, em que se visualiza a superfície do betão no funil, nota-se perfeitamente a presença dos agregados grossos.
Desde modo, a composição SCC,cII 42.5R foi considerada satisfatória em termos de resultados obtidos no estado fresco, faltando ainda a confirmação das propriedades mecânicas (resistência à compressão, flexão e tracção por compressão) no estado endurecido.
5.2.3 - Desenvolvimento do SCC, com cimento tipo II/B-L 32.5N
O desenvolvimento da composição de SCC, com resistência inferior, com cimento tipo II/B-L, classe 32.5N, é referenciada pelas siglas SCC,cII/B-L 32.5N, (Self-Compacting Concrete, com cimento tipo II/B-L ,classe 32.5 N)
A tabela 24 apresenta a composição da mistura de SCC estudada.
Componete/betão SCC,cII/B-L 32.5N Cimento (II/B-L 32.5N) 199.3 Kg/m3 Cinzas volantes 169.4 Kg/m3 Areia 756.4 Kg/m3 Brita fina 847.1 Kg/m3 Água 202.9 Kg/m3 Adj. Superplastificante 2.9 Kg/m3
Tabela 24 – Composição da mistura em SCC, com cimento tipo II/B-L, classe 32.5N
Com as composições acima apresentadas foram obtidos os resultados ao betão fresco, presentes na tabela 25.
Ensaio /Betão SCC,cII/B-L 32.5N
Diâmetro final de espalhamento 68 cm Tempo final de espalhamento 13 s
Tempo de fluidez 3 s
Altura H1 na caixa L 10.2 cm Altura H2 na caixa L 8.9 cm Coeficiente de bloqueio na caixa L (H2/H1) 0.87
Tabela 25 - Resultados obtidos ao betão fresco das misturas em SCC, com cimento tipo II/B-L, classe 32.5N
A metodologia utilizada revelou-se adequada, pois a composição SCC,cII/B-L 32.5N, de um modo geral, apresentou resultados aceitáveis no estado fresco.
Na tabela 26, são apresentados os principais parâmetros da composição desenvolvida nesta fase, em comparação com as recomendações do Comité técnico 174-SCC da Rilem [RILEM (2001d)] (ponto 2.4.1.1) e as recomendações da EPG SCC [The European Guidelines for SCC, (2005)] (ponto 2.4.1.2).
Parâmetro / Composição Recomendações do Comité técnico 174- SCC da Rilem Recomendações da EPG SCC SCC,sf,cII/B- L 32.5N Total de finos 450 - 600 Kg/m3 380 – 600 Kg/m3 368.7 Kg/m3 Total de agregado grosso 750 – 920 Kg/m3 750 – 1000 Kg/m3 847.1 Kg/m3 Total de agregado fino 710 – 900 Kg/m3 770 – 882 Kg/m3 756.4 Kg/m3 Dosagem de água 150 – 200 Kg/m3 150 – 210 Kg/m3 202.9 Kg/m3 Volume de agregado grosso 30 – 34 % 27 – 36% 32 % Volume de agregado fino * 28 – 32% 28 % Razão água/finos em massa * * 0.55% Razão água/finos em volume 0.8 – 1.2 0.85 -1.10 1.35 Volume de pasta 34 - 40 % 30 – 38% 35 % Volume de agregado fino em
relação ao volume de
argamassa 40 – 50 % * 45 %
* Não existe recomendação.
Tabela 26 - Vários parâmetros da composição SCC,sf,cII/B-L 32.5N
Na tabela 26 observa-se que existem alguns parâmetros que se situam fora dos limites recomendados. Relativamente ao total de finos constata-se que a composição apresenta um valor inferior ao exigido por ambas as recomendações. Quanto ao total de agregado fino, verifica-se que o valor é inferior ao limite imposto pela recomendação. A dosagem de água apresenta um valor superior ao exigido pela recomendação do Comité Técnico 174-SCC da Rilem. No que se refere ao
parâmetro razão água/finos (volume), observa-se que a composição de SCC tem um valor superior ao limite exigido por ambas as recomendações.
De acordo com a EPG SCC, grupo de investigadores que desenvolveu a “The European Guidelines for SCC”, na tabela 27, o SCC é classificado quanto á sua consistência.
Parâmetro Classificação
Espalhamento (Slump–flow) SF2 Escoamento (V-funnel) VS2/VF2 Capacidade de passagem (L-box) PA2
Tabela 27 – Classificação da consistência
Relativamente à classificação da resistência à segregação não foi realizado nenhum tipo de ensaio específico para obter um valor de resistência à segregação. Assim, a resistência à segregação foi feita visualmente através dos ensaios realizados.
Nas imagens seguintes são visíveis alguns dos ensaios realizados a esta composição no estado fresco.
Imagem 7 – Ensaio de espalhamento, SCC,cII/B-L 32.5N
Imagem 8 - Pormenor do ensaio espalhamento, SCC,cII/B-L 32.5N
Imagem 9 - Enchimento do funil, SCC,cII/B- L 32.5N
Imagem 10 – Ensaio V-funnel, SCC,cII/B-L 32.5N
Imagem 11 – Enchimento da caixa L, SCC,cII/B-L 32.5N
Imagem 12 - Ensaio da caixa L, SCC,cII/B-L 32.5N
Imagem 13 – Ensaio da caixa L, vista de cima, SCC,cII/B-L 32.5N
Imagem 14 – Vista do obstáculo da caixa L, SCC,cII/B-L 32.5N
Imagem 15 – Medição H1 na caixa L, SCC,cII/B-L 32.5N
Imagem 16 – Medição H2 na caixa L, SCC,cII/B-L 32.5N
Na imagem 7, que apresenta o ensaio de espalhamento, observa-se uma boa distribuição dos agregados grossos, não se notando uma concentração dos mesmos no centro. A imagem 8, confirma a observação anteriormente referida pois no limite do espalhamento do betão é perfeitamente visível a presença de agregados grossos. Por outro lado não se nota uma separação da pasta ou argamassa dos agregados grossos.
Nas imagens 9 e 10, observa-se o ensaio V-funnel , no qual verificou-se uma boa velocidade de escoamento deste betão.
Nas imagens 11, 12, 13, 14, 15 e 16, visualiza-se o ensaio realizado na caixa L, no qual não se nota qualquer tipo de segregação. As imagens 12 e 13 salientam ainda a existência de um bom nivelamento do betão.
Desde modo, a composição SCC,cII/B-L 32.5N foi considerada satisfatória, em termos de resultados obtidos no estado fresco, faltando ainda a confirmação das propriedades mecânicas (resistência à compressão, flexão e tracção por compressão) no estado endurecido.
5.3 - Ensaios de resistência relativos às misturas de SCC
desenvolvidas
5.3.1 – Ensaios de resistência à compressão
Para cada composição de SCC foram preparados 3 provetes para determinar a resistência à compressão. O ensaio foi realizado de acordo com a norma NP EN 12390-3 (2002), (figura 28).
Fig. 28 – Ensaio de resistência à compressão dos provetes
A tabela 28 e o gráfico da figura 29 apresentam os resultados obtidos no ensaio de determinação da resistência à compressão, obtidos aos 28 dias de idade.
Resistência à compressão (28 dias) Provetes SCC,cII42.5R
(MPa) SCC,cII/B-L 32.5N (MPa)
Provete 1 44.4 25.3
Provete 2 45.3 25.3
Provete 3 42.7 24.4
Média 44.1 25.0
Resistência à compressão (28 dias) 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Provete 1 Provete 2 Provete 3
Provetes T e n são ( M P a ) SCC,cII42.5R SCC,cII/B-L 32.5N
Fig. 29 – Gráfico das resistências à compressão das 2 composições de SCC
A partir desta fase o SCC com cimento tipo II,classe 42.5R será designado através da sua resistência à compressão média, ou seja, por SCC 44 MPa. No caso do SCC com cimento tipo II/B-L, classe 32.5N, este será designado por SCC 25 MPa.
5.3.2 – Ensaios de resistência à flexão
Para cada composição de SCC foi preparado 1 provete para determinar a resistência à flexão. O ensaio foi realizado de acordo com a norma NP EN 12390-5 (2002), (figura 30).
A tabela 29 e o gráfico da figura 31 apresentam os resultados obtidos no ensaio de determinação da resistência à flexão, aos 28 dias de idade.
Resistência à flexão (28 dias) Provetes SCC,cII42.5R
(MPa) SCC,cII/B-L 32.5N (MPa)
Provete 1 8.0 5.0
Tabela 29 – Resultados do ensaio de determinação da resistência à flexão
Resistência à flexão aos 28 dias
Provete 1 Provete 1 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 Provete 1 Provetes Te n s ã o (M P a ) SCC,cII42.5R SCC,CII/B-L 32.5N
Fig. 31 – Gráfico das resistências à flexão das 2 composições de SCC
5.3.3 – Ensaios de resistência à tracção por compressão
Para cada composição de SCC foi preparado 1 provete para determinar a resistência à tracção por compressão. O ensaio foi realizado de acordo com a norma NP EN 12390-6 (2002), (figura 32).
A tabela 30 e o gráfico da figura 33 apresentam os resultados obtidos no ensaio de determinação da resistência à tracção por compressão, aos 28 dias de idade.
Resistência à flexão (28 dias) Provetes SCC,cII42.5R
(MPa) SCC,cII/B-L 32.5N (MPa)
Provete 1 4.25 2.55
Tabela 30 – Resultados do ensaio de determinação da resistência à tracção por compressão
Resistência à tracção por compressão aos 28 dias
Provete 1 Provete 1 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 Provete 1 Provetes Te ns ã o (M P a ) SCC,cII42.5R SCC,CII/B-L 32.5N