4 FASE 1: DEFINIÇÃO DAS VARIÁVEIS PRELIMINARES
4.1 MÉTODO DE DOSAGEM, PROCEDIMENTO DE MISTURA E CURA DAS
Em relação às aplicações em engenharia, o concreto permeável deve ter um certo nível de permeabilidade à água antes que sua resistência mecânica seja aumentada. Portanto, projetar o conteúdo vazios dentro do concreto permeável é a chave que afeta a propriedade geral do material. Logo, as misturas de concreto permeável são projetadas para que uma dada porosidade seja atingida. Dos diferentes métodos apresentados no item 2.4.1, obtém-se como variáveis de saída, o consumo dos materiais, tais como cimento, brita e água a serem utilizados na mistura de concreto permeável. O passo subsequente gera uma questão mais complexa, pois é necessário obter através dos consumos de materiais obtidos, uma mistura que apresente as propriedades desejadas através dos parâmetros de entrada estabelecidos. Tal fato remete à densidade da amostra e a forma de compactação, que devem ser controladas para que tais propriedades sejam atingidas.
Atualmente, o método do IPT/EPUSP (HELENE e TERZIAN, 1992), é utilizado para determinação do consumo dos materiais constituintes de um concreto convencional. O método é versátil, simples e capaz de fornecer respostas aos requisitos exigidos de um concreto. A Tabela 9 mostra os parâmetros de entrada e saída do método.
Tabela 9 – Variáveis de entrada e saída do método do IPT/EPUSP.
Método Parâmetros de entrada Variáveis obtidas
IPT/EPUSP
- Porosidade (teor de ar incorporado) - Proporções unitárias (traço) - Relação água/cimento
- Propriedades físicas dos aglomerantes - Propriedades físicas dos agregados
CONSUMO: - Aglomerante
- Água - Agregados DENSIDADE TEÓRICA
No método, a variável porosidade mostrada na Tabela 9, é tida como teor de ar incorporado utilizada no concreto convencional, cujos valores são baixos. Para o concreto permeável a porosidade pode variar de 15% a 35%. O método foi escolhido neste trabalho, pois através dos consumos dos materiais obtidos, é possível obter a densidade teórica do concreto e utilizá-la como variável de controle para obtenção da porosidade desejada. A fórmula do consumo de cimento (Cc) em kg/m³, proposta pelo método, foi, portanto, utilizada para a produção do concreto permeável nesta tese, de acordo com a Equação 6.
𝐶𝑐 = 1000 − 𝑉X
1 𝛾Z + 𝑏 𝛾I Z + 𝑎/𝑐\
(Equação 6) Onde Cc é consumo de cimento em kg/m³, 1000 refere-se ao volume de 1 m³ de concreto, VP é
o volume de poros da mistura (representado pela porosidade desejada do concreto permeável multiplicado por 1000), γc é a massa específica do cimento em g/m³, γb é a massa específica do agregado graúdo em g/cm³, e a/c é a relação água/cimento.
4.1.1 Procedimento de mistura e cura das amostras
O procedimento de mistura das amostras de concreto permeável difere do usualmente realizado em concretos convencionais, o qual a totalidade de materiais secos é colocada na betoneira e, posteriormente, a quantidade total de água é adicionada e o concreto é então misturado até que a mistura esteja homogênea. Através de estudos e testes preliminares realizados, verificou-se que a adição da totalidade dos materiais secos fazia com que a pasta de cimento fosse aderida na parede da betoneira quando a água era adicionada, não havendo, portanto, a integração do seu envolvimento com os agregados. Assim, o procedimento de mistura foi fixado na seguinte sequência: primeiramente a totalidade de agregado graúdo calculada é adicionada à betoneira; um pouco da água da mistura deve ser colocada no intuito de deixar a superfície do agregado umedecida, cujo objetivo é facilitar a aderência da pasta cimentícia e evitar a possibilidade de sua deposição na parede do misturador; o agregado deve, portanto, ser misturado por alguns segundos, até que a pequena quantidade de água adicionada torne sua superfície úmida; na sequência a totalidade de aglomerante (cimento Portland e/ou adições) é colocada no interior da betoneira, a qual permanece ligada enquanto a quantidade restante de água é adicionada aos poucos à mistura; após a colocação de todos os materiais, a betoneira deve permanecer em funcionamento por aproximadamente 3 minutos.
Todas as amostras estudadas nesta pesquisa foram mantidas em cura ambiente, simulando condições in situ. Em estudos prévios realizados no Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturas (LEME) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Schwetz (2014) estudou três diferentes tipos de cura para o concreto permeável em proporções de mistura de 1:3, 1:4 e 1:5 (cimento:agregado). Como resultado, a cura imersa e a cura utilizando manta geotextil (BIDIM) não agregaram valor do ponto de vista de permeabilidade e abrasão, além de demandarem custo e complexidade de execução. Desta forma, a autora sugere a adoção da cura ambiente para o concreto permeável.
4.1.2 Verificação do método do IPT/EPUSP e compactação
Embora a proporção de mistura seja um fator contribuinte, a energia de compactação também afeta diretamente a porosidade (DEO e NEITHALATH, 2010). Como mencionado por Ibrahim
et. al. (2014), é importante enfatizar que a porosidade desejada é alcançada por ambos os
fatores, ou seja, controlando as proporções e propriedades, assim como controlando o nível de compactação.
Para verificação da eficácia do método na obtenção da porosidade projetada, foi realizada uma concretagem teste. Para isso, adotou-se uma proporção de mistura de 1:4 (cimento:agregado), com relação água/cimento de 0,32, usualmente utilizada em misturas de concreto permeável. Esta proporção de mistura já vem sendo estudada pelo grupo de pesquisa LEME em diversos trabalhos (SCHWETZ, 2014; HASELBACH et al., 2015). A porosidade projetada foi de 20%, o que acarretou em uma densidade teórica de aproximadamente 2100 kg/m³. Para compactação dos corpos de prova cilíndricos 10 x 20 (diâmetro x altura), foi adotado o método de compactação com o uso do Proctor padrão (Figura 20).
Já que o controle das propriedades e compactação são variáveis igualmente importantes, o problema de pesquisa avaliado durante o procedimento dividiu-se em: (a) controlar a densidade do corpo de prova e utilizar a quantidade de golpes necessários para tal; ou (b) manter a quantidade de 20 golpes por camada conforme sugerido pela ASTM subcommittee C09.49 (CHANDRAPPA et al., 2016). A escolha de um dos métodos em particular, como padrão para este trabalho, implica em, no caso do método (a): ser necessário diferentes números de golpes conforme variações no traço fazendo-se o uso de outros tipos de materiais na mistura ao longo da pesquisa, o que torna incomparável os resultados; ou, no caso do método (b): não ser possível
com o número de golpes pré-definidos atingir a densidade calculada e, portanto, não obter as propriedades projetadas.
Figura 20 – Compactação de corpo de prova cilíndricos com o uso do Proctor.
Na realização da concretagem teste, verificou-se, primeiramente, se o número de golpes recomendados (20 por camada) era suficiente para atingir a densidade projetada de 2100 kg/m³, no intuito de possibilitar o controle de ambas as variáveis, densidade e número de golpes. Neste teste preliminar verificou-se, portanto, que a densidade era alta e não foi possível, através do número de golpes recomendados, obtê-la. Em uma outra tentativa, buscou-se aumentar a porosidade projetada para 25%, o que gera uma densidade teórica de, aproximadamente, 1970 kg/m³. Neste caso, foi possível atingir a densidade projetada, aplicando-se os 20 golpes por camada, sem interferências nas dimensões do corpo de prova. Foram moldados, então, um total de 20 amostras para verificação. A Figura 218 mostra os resultados obtidos da densidade das
amostras no estado endurecido pela porosidade obtida. A porosidade média obtida foi de 25,16% com um desvio padrão de 0,48. A densidade média foi de 1971,48 kg/m³ e o desvio padrão foi de 9,38.
Figura 21 – Densidade versus porosidade de mistura teste.
Através dos resultados obtidos de densidade e porosidade dos corpos de prova, verificou-se que, no caso do método de compactação com o uso do Proctor em 20 golpes por camada, é possível obter a densidade e porosidade projetadas para valores ligeiramente próximos e abaixo de 2000 kg/m³, e maiores ou iguais a 25%, respectivamente. Percebe-se que tais resultados apresentaram baixo desvio padrão para esta proporção em particular, portanto é possível que variações de porosidade final possam ser obtidas fazendo-se o uso de outros traços ou diferentes materiais.