D=kt0,5
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Onde:
D = Profundidade de carbonatação, dada em mm; k = Coeficiente de carbonatação, dada em mm/ano0,5; t = Tempo de exposição, dada em anos.
O mesmo autor comenta que a expressão só é válida para valores de umidade do ambiente que fiquem na faixa entre 60 e 85%, para valores que não estejam neste intervalo a expressão não pode ser usada.
Segundo Cascudo e Carasek (2011), a carbonatação pode incidir diretamente na retração do concreto, uma vez que há uma diminuição da pasta de cimento devido à perda de moléculas de água no processo químico evolvendo carbono. A retração pode resultar em fissuras no concreto, porém, não é um fenômeno significativo por ocorrer apenas na região carbonatada, que representa um pequeno volume.
O concreto em perfeitas condições, funciona com uma camada de passivação que fica localizada entre o concreto e as armaduras, essa camada garante a preservação da armadura de reações que contenham oxigênio e água. Porém, com a carbonatação a camada começa a ser diminuída conforme o seu pH baixa, e torna as armaduras mais suscetíveis a corrosão (NEVILLE, 2016).
O autor Ribero (2014), comenta que com a remoção da camada envolta ao aço, ocorrem manchas sobre as barras seguidas de fissuras e por fim diminuição da seção das mesmas, fazendo com que o desempenho mecânico seja altamente atingido conforme aumenta a falta de aderência entre barras e concreto. Para evitar tal processo, uma alternativa é envolver as estruturas de concreto com alguma película de tinta ou materiais similares. Todavia, é necessário observar as instruções de uso seja qual for o material aplicado, evitando problemas em relação aos processos químicos do concreto. Produção e controle tecnológico de concretos pré-fabricados
O controle tecnológico do concreto pode ser entendido como a análise e verificação dos materiais que o compõem e o respectivo produto final, passando pelas seguintes etapas: acompanhamento dos serviços de concretagem, recebimento, lançamento, adensamento, desforma
e posterior cura do concreto (SILVA, 2017). Todos processos citados são regulamentados pela NBR 12655 (ABNT, 2015), e serão comentados a seguir.
2.5 PROCESSOS DA PRODUÇÃO DO CONCRETO 2.5.1 Mistura
É fundamental que a mistura do concreto seja feita conforme a quantidade pré-estabelecida de cada material, para garantir um concreto fresco em que as superfícies dos agregados sejam revestidas pela pasta de cimento, garantindo que seja homogêneo em macroescala e, como consequência que possua propriedades uniformes (NEVILLE, 2016).
Esta operação normalmente ocorre de forma mecanizada em betoneiras, que são elementos mecânicos que devem auxiliar na produção, garantindo uma boa mistura e uma descarga sem haver segregação (NEVILLE e BROOKS, 2013).
Os mesmos autores comentam que é necessário observar o tempo de mistura segundo metragem cúbica de concreto produzido, uma vez que no canteiro é comum misturar de forma rápida para agilizar o serviço, conforme quadro 3:
Quadro 3 - Tempos mínimos de mistura recomendados
Capacidade da betoneira (m³) Tempo de mistura (min)
0,8 1 1,5 1,25 2,3 1,5 3,1 1,75 3,8 2 4,6 2,25 7,6 3,25
Fonte: adaptado de Neville e Brooks (2013).
2.5.2 Transporte
O processo de transporte do concreto pode ser entendido como o deslocamento entre a mistura e o lançamento. Esse processo deve ser realizado em um tempo compatível com as condições de lançamento, obedecendo os critérios propostos pelo projetista. O mecanismo usado para o transporte não deve acarretar desagregação dos componentes do concreto, perda de água,
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pasta ou argamassa por meio de evaporação ou vazamento. É recomendado que o lançamento seja feito direto após o transporte até o local evitando estocagens intermediárias, todavia, se necessário alocar a mistura antes do lançamento é pertinente tomar algumas precauções para evitar a segregação do concreto, ou seja, é necessário manter a mistura mais homogênea possível entre a mistura e lançamento (FILHO, 2010).
O transporte através de caminhão-betoneira deve ser feito de forma cautelosa para evitar a segregação. É necessário cuidados especiais quanto ao estado de conservação dos mecanismos do veículo misturador, evitando comprometer a homogeneidade da mistura. Já para o concreto produzido no canteiro, o transporte mais comum utilizado é através dos carrinhos (ou jericas), sendo que para este caso a boa pratica é buscar caminhos que propiciem condições suaves no percurso até o lançamento (ADES, 2015).
2.5.3 Lançamento
O lançamento é a inserção do concreto dentro das fôrmas. É necessário cuidados em relação a segregação também nesse processo, evitando com que ao descarregar o concreto nas formas a pasta e os agregados se separem. As fôrmas devem ser preenchidas em sua totalidade, para evitar retenção de ar na mistura, estes que são provindos dos processos anteriores de mistura e transporte, além do próprio lançamento. É recomendado fazer este processo sem interrupções até que toda concretagem esteja completa (FILHO, 2010).
A operação de lançamento é de grande importância, sendo que incide diretamente na resistência, impermeabilidade e durabilidade do concreto endurecido na estrutura. Devido a isto, deve ser observado o melhor método, ou o disponível e seguir as exigências afim de evitar a segregação e garantir a melhor coesão entre as partículas (NEVILLE e BROOKS, 2013).
2.5.4 Adensamento
O adensamento do concreto é feito através da vibração, com auxílio de dispositivos mecânicos. O objetivo deste processo é obter a maior massa específica possível. Os principais vibradores são: vibradores internos, vibradores externos e mesas vibratórias. É necessário tomar alguns cuidados neste processo, evitando contato com armadura para não haver falta de ligação
entre aço e concreto, evitar o excesso de vibração que impacta em segregação, e exsudação. (NEVILLE, 2016).
A realização desse processo pode ser mais eficaz se respeitado alguns detalhes que são explicados na NBR 14931:2004 – Execução de estruturas de concreto – Procedimento, no item 9.6.1.
2.5.5 Cura
O objetivo da cura do concreto é mantê-lo saturado ou o mais próximo disso, afim de evitar que a água de amassamento acabe por evaporar por meio do calor de hidratação do concreto. Na maioria das obras, a cura é cessada antes mesmo de iniciar a máxima hidratação possível. Tudo isso impacta na qualidade do concreto final (NEVILLE e BROOKS, 2013).
Os principais métodos de cura são feitos através de cura úmida e cura por membrana. Os métodos mais aplicados são: disposição de água a partir do momento em que o concreto não seja mais deformável, através de aspersão contínua, areia ou serragem úmida, represamento, tecido umedecido ou cura química. (NEVILLE, 2016).
Para o mesmo autor, caso a cura não seja executada de maneira correta, há grandes chances de ocorrer uma maior porosidade, em consequência menor durabilidade, e menor resistência.
A NBR 14931/2004 cita diversos objetivos da cura do concreto: a) Garantir uma superfície com resistência adequada; b) Evitar perda de água;
c) Assegurar a formação de uma capa superficial durável.
d) Segundo NBR 6118/2014, a cura deve ser feita durante sete dias a partir do lançamento da mistura, a NBR 12655/2015 acrescenta dizendo que é necessário manter os processos de cura até que o material atinja no mínimo 15 MPa. Petrucci (1998), cita diversos benefícios quando a cura é utilizada:
e) Para 28 dias (idade referência), chega a aumentar até 40% a resistência se utilizada a cura úmida, se comparada a cura ao ar;
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g) Somente é possível garantir a resistência final almejada se o processo de cura for realizado, seja qual for o método.
Com o controle da cura do concreto, evita-se o aparecimento de poros e fissuras, todavia a resistência do concreto é aumentada, sendo assim, apenas benefícios são acrescidos (GIAMMUSSO, 1992).
3 MÉTODO DE PESQUISA
No decorrer deste capítulo será abordada a metodologia de pesquisa utilizada, as estratégias para o desenvolvimento da pesquisa.
3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA
Em estudos “qualitativos” é necessário ter uma visão integra de tudo que está envolta ao item em questão. Para que ocorra isso é necessário que o pesquisador vá a campo afim de coletar dados do fenômeno estudado, levando em consideração todas perspectivas de pessoas envolvidas e seus pontos de vistas mais relevantes. Diversos dados são obtidos e analisados para que se entenda a dinâmica do fenômeno (GODOY, 1995).
A comparação diferente do estudo qualitativo tem uma forma mais inerte ao passo da construção do conhecimento. Com isso, torna-se possível um raciocínio que visa a comparação entre fenômenos onde podem ser descobertas irregularidades, percepção de deslocamentos e transformações, identificar continuidades e descontinuidades, semelhanças e diferenças, explicitando as determinações mais gerais que acabem por definir os fenômenos (SCHNEIDER e SCHMITT, 1998).
3.2 DELINEAMENTO
O presente trabalho foi pensando a partir de um problema real, onde em conjunto ao orientador foram elaboradas ideias que formaram o escopo do trabalho, sendo este desenvolvido a partir de pesquisa bibliográficas, que irá contemplar todas etapas do trabalho.
Foram coletados materiais utilizados para concretagem da própria fábrica, sendo estes analisados em laboratório e caracterizados conforme as normativas brasileiras – NBRs. Junto à coleta do material, foi realizada uma coleta de informações quanto a dosagem do concreto, mistura, transporte, lançamento, adensamento e cura.
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A elaboração dos ensaios in loco foi realizada com os mesmos materiais anteriormente caracterizados. Na empresa foram realizados os seguintes processos/ensaios de:
a) Perda de consistência ao longo do tempo; b) Tempo de pega;
c) Moldagem de corpos de prova (CPs) – 10x20cm; d) Moldagem das placas – 170x375x50mm.
A relação entre quantidade de corpos de prova e os dias decorridos após sua moldagem para realização de cada ensaio pode ser entendida no quadro 4 abaixo.
Quadro 4 - Relação da quantidade de CPs para os dias 7, 21 e 28 de cada ensaio em campo
Dias / Ensaios Resist. compressão Resist. à tração Capilaridade Carbonatação
7 3 2 - -
21 3 2 - -
28 3 3 3 3
Fonte: Própria autoria (2019).
No dia posterior a moldagem, os CPs foram desformados e mantidos em ambiente semelhante aos artefatos produzidos pela fábrica, buscando a máxima realidade do canteiro de obra. O seguinte passo foi o de reproduzir o traço do concreto a fim de atingir as características solicitantes da empresa a partir do método da ABCP, os materiais utilizados para reprodução do traço foram os mesmos coletados da empresa. No laboratório foram realizados os seguintes processos/ensaios:
a) Perda de consistência ao longo do tempo; b) Tempo de pega;
c) Moldagem dos CPs – 10x20 cm;
d) Moldagem das placas – 170x375x50mm.
Após elaborados estes, os CPs moldados no laboratório precisaram obedecer aos seguintes dias propostos no quadro 5 para realização dos ensaios.
Quadro 5 - Relação da quantidade de CPs para os dias 7, 21 e 28 de cada ensaio em laboratório
Dias / Ensaios Resist. compressão Resist. à tração Capilaridade Carbonatação
7 2 1 - -
21 2 1 - -
28 2 2 3 3
Fonte: Própria autoria (2019).
Sendo assim, para os mesmos dias em cada ensaio foram rompidos a mesma quantidade de corpos de prova a fim de comparar e assemelhar traço executado in loco, e posteriormente o traço feito a partir da nova dosagem.
O delineamento das atividades pode ser resumido como apresentado na figura 2:
Figura 2 - Delineamento da pesquisa
Fonte: Própria autoria (2019).
3.3 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS
Neste item será tratado a respeito da caracterização dos materiais que foram utilizados para compor o traço do concreto. Os materiais caracterizados são: agregado graúdo, miúdo e aglomerante.
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3.3.1 Aglomerante
O cimento utilizado foi o CP-V ARI retirado do canteiro da fábrica, cuja composição varia entre 95% e 100% de clínquer e 0 a 5% de material carbonático (NBR 5733/1991).
Para o mesmo, foi realizado ensaio de massa específica, através da NBR 16605 (2017), para caracterizarmos o material devidamente afim de ser usado no cálculo da dosagem do concreto (figura 3). O resultado da massa específica do cimento foi de 3,005 g/cm³.
Figura 3 - Ensaio da massa específica do aglomerante
Fonte: Arquivo pessoal (2019).
Os resultados obtidos nos ensaios de caracterização do aglomerante podem ser observados no anexo A.
3.3.2 Agregado miúdo
O agregado miúdo é oriundo dos areais de Santa Maria – RS e recolhido do estoque da fábrica de pré-fabricados estudada (figura 5). A amostra foi posta em estufa a fim de eliminar todos resquícios de água do material, e posteriormente caracterizada da seguinte forma: Composição
granulométrica conforme NBR NM 248 (2003); Massa específica – Frasco de Chapman de acordo com a norma NBR 9776 (1987); Massa unitária solta conforme a NBR NM 45 (2006).
A tabela 1 apresenta os resultados da caracterização, a figura 4 a curva granulométrica da areia e a figura 5 apresenta a amostragem utilizada.
Tabela 1 - Caracterização do agregado miúdo (areia)
Propriedade Resultado
Módulo de finura 2,330
Diâmetro máximo (mm) 2,400
Massa específica (Kg/dm³) 2,618 Material Pulverulento (%) 5,980 Massa unitária solta (Kg/dm³) 1,560
Fonte: Própria autoria (2019). Figura 4 - Curva granulométrica areia
Fonte: Arquivo pessoal (2019).
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Os resultados obtidos nos ensaios para caracterização do agregado miúdo são apresentados no anexo B.
3.3.3 Agregado graúdo
O agregado graúdo utilizado na mistura foi a Brita 0 e 1, fornecido por uma pedreira da região de Coronel Barros/RS, sendo o mesmo material utilizado na fábrica de pré-fabricados que é foco do estudo do presente trabalho (figura 6).
Para análise das características do material, o mesmo foi colocado em estufa para remoção total da água presente no mesmo e após secagem foi realizado os seguintes processos para caracterização: Composição granulométrica de acordo com a NBR NM 248 (2003); Massa específica de acordo com a NBR NM 53 (2009) e massa unitária solta de acordo com a NBR NM 45 (2006). Com a caracterização do agregado graúdo obteve-se os resultados mostrados na tabela 2 e 3, em seguida é possível observar o material coletado na figura 6.
Tabela 2 - Caracterização do agregado graúdo (brita 0)
Propriedade Resultado
Módulo de finura 5,730
Diâmetro máximo (mm) 9,500
Massa específica (Kg/dm³) 2,860 Material Pulverulento (%) 1,110 Massa unitária solta (Kg/dm³) 1,310
Absorção 1,370
Fonte: Própria autoria (2019).
Tabela 3 - Caracterização do agregado graúdo (brita 1)
Propriedade Resultado
Módulo de finura 6,590
Diâmetro máximo (mm) 19,000
Massa específica (Kg/dm³) 2,930 Material Pulverulento (%) 0,560 Massa unitária solta (Kg/dm³) 1,500
Absorção 1,320
Figura 6 - Amostragem do agregado graúdo (brita 0 e 1)
Fonte: Arquivo pessoal (2019).
Para composição das britas foi elaborado uma tabela comparativa entre as proporções de brita 0 e 1 a fim de comparar qual terá a maior densidade e/ou peso no molde prismático de 1,99m³ do laboratório. Os resultados dos ensaios de caracterização das britas 0 e 1 são apresentados nos anexos C, D e E.
3.3.4 Água
A água utilizada na fabricação do concreto dosado racionalmente foi fornecida pelo Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUI, proveniente da rede de abastecimento da universidade.
3.4 CÁLCULO DE DOSAGEM PELO MÉTODO ABCP
Segundo Metha e Monteiro (2008), a dosagem é a proporção ideal dos materiais que irão compor o concreto, visando atingir os parâmetros de projetos com maior economia. Para Petrucci (1998), é chamado de traço a proporção dos materiais levando em consideração a quantidade de cimento, podendo ser em peso volume ou mista.
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Para dosagem do concreto foi utilizado o método disposto pela ABCP, sendo obrigatória a caracterização dos materiais para obtenção de todos dados necessários para realização do cálculo. O método da ABCP, tem como objetivo atingir uma determinada resistência à compressão aos 28 dias com base em um abatimento no tronco de cone estipulado (ABCP, 2002).
O cálculo da dosagem foi elaborado a partir de uma planilha digital, com dados da caracterização dos materiais disponíveis na fábrica estudada para que seja atingido 20 MPa aos 28 dias, com um abatimento de 60mm. A relação água cimento que foi fixada a partir da dosagem foi de 0,664.Todavia, durante a produção do concreto notou-se um abatimento de 70mm, não sendo necessário corrigir o fator água cimento dessa dosagem.
Após definição do traço, foram realizadas moldagens de corpos-de-prova do concreto elaborado os ensaios laboratoriais. A dosagem realizada é apresentada no anexo F.
3.5 PROCEDIMENTO PARA REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS 3.5.1 Moldagem dos corpos de prova
Para o cumprimento do trabalho foram moldados um total de 24 CPs 10x20cm, mais 8 placas 170x375x50mm, sendo metade executadas na fábrica (figura 7) e a outra metade com a nova dosagem em laboratório (figura 8). Todas moldagens seguirão a norma NBR 5738 (2015) – Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova.
A ordenação da colocação dos materiais em execução do traço no laboratório seguiu a seguinte ordem: agregado graúdo, cimento, areia – Sendo que entre cada adição desses materiais foi disposta uma porcentagem de água calculada a partir do abatimento previamente definido.
Para produção dos CPs foi necessário envolver os moldes com uma fina película de óleo mineral para facilitar a desmoldagem. Após aplicado o desmoldante o corpo de prova foi preenchido em 2 camadas cada uma delas recebendo 12 golpes para compactação. Cada golpe deverá ultrapassar a espessura da camada posta, e deverá ser evitado a passagem da haste entre as camadas.
Os CPs produzidos ficaram 24 horas sobre uma superfície horizontal rígida. Após cumprimento do tempo estipulado, foram desmoldados e submetidos à câmara úmida, onde ocorreu o processo de cura do concreto.
Figura 7 – Corpos de prova moldados na empresa
Fonte: Arquivo pessoal (2019).
Figura 8 – Corpos de prova moldados no laboratório
Fonte: Arquivo pessoal (2019).
3.5.2 Avaliação do desempenho no estado fresco
É pertinente o fato de que cada ensaio foi realizado duas vezes, sendo a primeira na fábrica com a dosagem realizada pela indústria, e outra com a dosagem corrigida em laboratório.
3.5.2.1 Tempo de pega
A realização do ensaio que determinou o tempo de pega da dosagem empírica e racional foi baseada na norma NM 9 (AMN, 2003) – Concreto e argamassa – Determinação dos tempos de
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pega por meio da resistência a penetração. A mesma norma determina faixas de tempo que determinarão o início e o final do tempo de pega, sendo elas:
a) Tempo de início de pega: É o tempo equivalente do momento em que é feita adição de água ao cimento até atingir a resistência a penetração de 3,4 MPa.
b) Tempo de fim de pega: Intervalo entre a adição de água ao cimento até que se atinja 27,6 MPa de resistência a penetração.
A execução do ensaio conforme a NM 9 (AMN, 2003), irá acontecer em 5 etapas, sendo elas:
a) Peneiramento do concreto na peneira de malha 4,75mm, retirando por completo os agregados graúdos da mistura;
b) O material peneirado será alocado em recipiente, não necessitando adensamento devido ao fato de que o peneiramento por meio de vibrações vai ocasionar no adensamento da mistura simultaneamente;
c) Inserção do termômetro na mistura e armazenamento sob pano úmido, evitando assim a evaporação excessiva da água;
d) Para realização do ensaio é necessário retirar, se houver, película de água devido à exsudação com auxílio de seringa;
e) Penetração da agulha aplicando força horizontal continua e uniforme, de cima para baixo, até penetrar por completo a agulha com padrão de altura de 1”, com isso é realizada a leitura no equipamento.
Conforme vai ocorrendo o endurecimento da argamassa é necessário trocar a agulha acoplada ao equipamento. A norma NM 9 (AMN, 2003), ressalta que a primeira leitura a ser realizada deverá ocorrer após 3h da água adicionada ao cimento, e as demais deverão ocorrer no mesmo intervalo de tempo, com intuito de coletar no mínimo 7 pontos.
Durante o ensaio em campo (figura 9), foi observado o comportamento da mistura de modo a não deixar a argamassa iniciar seu tempo de pega sem que haja leitura, devido ao fato de utilizarem cimento CP V ARI com alta resistência inicial.
Figura 9 - Ensaio tempo de pega realizado na empresa
Fonte: Arquivo pessoal (2019).
3.5.2.2 Perda de consistência ao longo do tempo
O ensaio para perda de consistência ao longo do tempo foi realizado conforme a NBR 10342 (2012), esta especifica o método para determinar a consistência do concreto fresco por meio da medida do seu assentamento, tanto em laboratório (figura 11) como em obra (figura 10).
Para execução do ensaio conforme a norma, foram seguidos os passos citados abaixo. 1. Retirada de amostra para execução do ensaio da mistura usada para concretagem
de algum elemento estrutural quando na fábrica, já no laboratório foi feita a mistura especificamente para os ensaios com a dosagem correta;
2. Logo quando pronta a homogeneização foi realizada a primeira leitura de abatimento, após a primeira leitura foram feitas a cada 15 min releituras, e a cada leitura o material foi homogeneizado durante o período de 1min, após ficando em repouso 10min então misturando 2minutos e moldado novamente;
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3. O ensaio será foi encerrado quando o concreto apresentou abatimento de 20 ± 10 mm.
4. Foi evitado um gradiente de temperatura com o auxílio de panos úmidos na superfície da amostragem;
5. Com o uso de um termohigrômetro foi monitorada a temperatura e umidade relativa do ar;
6. O ensaio foi feito pelo mesmo operador.
Figura 10 - Ensaio perda de consistência na empresa
Figura 11 - Ensaio perda de consistência no laboratório
Fonte: Arquivo pessoal (2019).
3.5.3 Avaliação do desempenho do estado endurecido
3.5.3.1 Resistência à compressão
O método de dosagem da ABCP tem como base atingir uma resistência à compressão, e para o presente trabalho foi usado o ensaio descrito na NBR 5739 (2018) para medir quanto os CPs resistiriam a compressão. Os corpos-de-prova foram rompidos nas idades de 7, 21 e 28 dias. O cálculo da resistência à compressão é dado pela equação 2: