agregados da região de Maringá
2. PROGRAMA EXPERIMENTAL 1.Materiais e moldagem das misturas
O programa experimental consistiu na reprodução de três traços distintos de concreto variando-se a relação água/cimento de cada mistura. Para cada mistura foram moldados oito corpos de prova cilíndricos com dimensões de 150 x 300 mm.
A areia utilizada como agregado miúdo é proveniente do Município de Porto Rico/Pr. Sua massa unitária e massa específica foram determinadas conforme a norma Mercosul NBR NM 45 (2006) e a ABNT NBR 9776 (1987), respectivamente. A composição granulométrica foi obtida seguindo-se as recomendações da NBR NM 248 (2003) e a curva de inchamento foi obtida conforme a ABNT NBR 6467 (2006).
A massa unitária e a massa específica do agregado graúdo foram determinadas conforme a norma Mercosul NBR NM 45 (2006) e ABNT NM 53 (2003), respectivamente. Na Tabela 1 são indicadas as características dos agregados. O Cimento utilizado na pesquisa foi o CP-II-Z-32.
Tabela 1 – Características dos agregados
Agregado Máximo (mm) Diâmetro específica Massa (kg/dm³) Massa unitária solta (kg/dm³) Massa unitária compactada (kg/dm³) Coeficiente
Inchamento Módulo de Finura Graúdo
brita 1 19,0 2,477 1,660 1,793 - -
Miúdo
Areia fina 1,18 2,639 1,497 1,648 1,35 1,98
Para a determinação da dosagem de cada mistura foi utilizada as recomendações propostas em Assunção (2002). As misturas foram produzidas no Laboratório de Materiais de Construção Civil do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Maringá. Foi utilizada uma betoneira elétrica com capacidade de 520 litros e o concreto foi dosado em massa com controle de umidade da areia.
Para cada mistura foi realizado o ensaio do abatimento do tronco seguindo-se as recomendações da NBR NM 67 (1996). Uma vez que o resultado do ensaio do Slump TesT fosse considerado satisfatório, ou seja, no intervalo de 100 ± 20 mm, procedeu-se com a moldagem dos corpos de prova conforme recomendações da ABNT NBR 5738 (2003). A composição obtida para cada uma das misturas é a indicada na Tabela 2, tendo-se como referência o teor de argamassa definido em 51%. Na Figura 2 ilustram-se os corpos de prova sendo moldados. Após 24 horas da moldagem os corpos de prova foram desmoldados e levados à cura úmida, onde foram mantidos em uma temperatura e umidade controlada até 24 horas antes da realização dos ensaios esclerométrico e de compressão simples.
Tabela 2 – Composição das misturas Misturas a/c Agregados
Miúdo Graúdo
1 0,5 1,92 2,80
2 0,9 3,54 4,64
3 0,7 2,73 3,58
2.2.Ensaios: esclerometria e compressão simples
Para a realização do ensaio esclerométrico em cada corpo de prova foi utilizada a ABNT NBR 7584 (2012). Antes, portanto, os mesmos foram capeados para proporcionar a regularização da superfície superior e inferior por meio de uma camada de enxofre. As dimensões de cada corpo de prova foram obtidas utilizando-se um paquímetro com precisão de 0,05 mm, sendo realizadas três medidas do diâmetro em posições diferentes no centro do corpo de prova e três medidas de altura paralelas ao eixo do corpo de prova em diferentes posições.
O aparelho esclerométrico foi calibrado utilizando-se a bigorna padrão de calibração. Para tanto, foram efetuadas 10 leituras do índice esclerométrico (IE) e calculada a média das leituras. O valor obtido foi igual a 80, não sendo necessária, portanto a utilização de um coeficiente na correção das leituras.
Para realização do ensaio esclerométrico os corpos de prova foram identificados e na sua superfície foi desenhada uma malha quadrada para delimitação da área de ensaio. A distância entre os centros de dois pontos de impacto foi mantida em 50 mm. Os corpos de prova foram posicionados na prensa universal de ensaio com o objetivo de promover um leve travamento dos mesmos entre os pratos da máquina através da aplicação de uma carga de aproximadamente 15% da prevista para a ruptura, conforme recomenda a norma mercosul NBR NM 78 (1996). Esse procedimento possibilitou a aplicação dos golpes com o
aparelho esclerométrico sobre a área de ensaio na superfície do corpo de prova como é indicado na Figura 3.
Figura 3 – Ensaio esclerométrico na superfície do corpo de prova
Os resultados do IE foram anotados e então procedeu-se com o cálculo da média. Os valores individuais que diferiram em mais de 10% da média foram descartados e então o IE foi obtido pelo valor da nova média das leituras, atentando-se para não tomar uma média com uma quantidade de resultados inferior a 5.
Após o ensaio esclerométrico, os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de compressão simples usando-se da metodologia indicada na ABNT NBR 5739 (2007). Os ensaios foram realizados no Laboratório de Materiais em Construção Civil do Departamento de Engenharia Civil da UEM utilizando-se para tanto uma prensa da marca EMIC – Modelo 100 – 1981, número 1456, número de série 029. O carregamento foi mantido a velocidade constante até que se registrasse uma queda do valor da força indicando-se ruptura do corpo de prova como é mostrado na Figura 4.
Figura 4 – Corpo de prova após a ruptura
3.RESULTADOS
Na Tabela 3 são indicados os valores obtidos para o IE em cada corpo de prova. Os valores individuais que diferiram em mais ou menos 10% do valor da média estão destacados em vermelho e, portanto, descartados para o cálculo do novo valor da média (IEcorr). Os impactos do esclerômetro junto aos corpos de prova foram dados em 9 pontos conforme recomendação da NBR NM 78 (1996).
Tabela 3 – Índice esclerométrico (IE)
Misturas ID Idade Le1 Le2 Le3 Le4 Le5 Le6 Le7 Le8 Le9 Média IEcorr
1 - a/ c= 0, 5 13-1 7d 31 28 28 31 32 28 30 36 31 31 30 13-2 7d 32 29 29 32 32 32 32 28 40 32 31 13-3 14d 37 35 38 34 30 35 35 35 32 35 35 13-4 14d 26 34 37 34 36 33 37 33 33 34 35 13-5 28d 32 33 36 33 36 43 34 35 35 35 34 13-6 28d 40 36 33 39 33 34 34 37 40 36 36 13-7 56d 41 41 37 35 36 36 39 39 39 38 38 13-8 56d 43 35 37 35 36 35 39 49 42 39 39 2 - a/ c= 0, 9 17-1 7d 23 20 22 22 21 27 23 23 20 22 22 17-2 7d 21 22 22 22 21 22 23 25 23 22 22 17-3 14d 23 24 22 24 24 24 24 27 25 24 24 17-4 14d 23 22 23 24 21 25 26 24 24 24 24 17-5 28d 25 24 25 24 26 27 25 25 26 25 25 17-6 28d 22 26 22 26 25 23 26 25 31 25 24 17-7 56d 26 29 28 28 27 30 31 28 28 28 28 17-8 56d 31 24 28 31 28 29 28 29 28 28 29 3 - a/ c= 0, 7 18-1 7d 26 24 27 25 26 25 26 28 27 26 26 18-2 7d 23 24 25 26 26 24 25 22 24 24 24 18-3 14d 27 26 28 24 30 24 26 28 28 27 27 18-4 14d 24 28 28 26 26 27 32 34 24 28 27 18-5 28d 27 28 28 31 29 30 31 31 28 29 29 18-6 28d 30 28 29 30 29 27 33 28 26 29 28 18-7 56d 30 31 32 29 31 32 31 30 33 31 31 18-8 56d 33 30 34 34 33 37 30 32 31 33 32 Le: leituras do índice esclerométrico
ID: identificação do corpo de prova
Na Tabela 4 são indicados os valores obtidos para a resistência a compressão simples dos corpos de prova.
Tabela 4 – Resultados do ensaio de compressão Misturas ID Idade fcj (MPa) Média (MPa)
1 - a/ c= 0, 5 13-1 7d 26,2 26,0 13-2 7d 25,8 13-3 14d 32,9 32,4 13-4 14d 31,8 13-5 28d 39,3 38,8 13-6 28d 38,3 13-7 56d 45,7 42,8 13-8 56d 39,9 2 - a/ c= 0, 9 17-1 7d 9,9 10,0 17-2 7d 10,1 17-3 14d 12,1 12,0 17-4 14d 11,9 17-5 28d 14,2 14,5 17-6 28d 14,7 17-7 56d 18,6 18,8 17-8 56d 19,0 3 - a/ c= 0, 7 18-1 7d 11,9 12,0 18-2 7d 12,1 18-3 14d 14,2 14,5 18-4 14d 14,8 18-5 28d 16,6 16,5 18-6 28d 16,4 18-7 56d 18,0 18,7 18-8 56d 19,3
Na Figura 5 é possível observar a evolução da resistência a compressão de cada uma das misturas com a idade.
Figura 5 – Evolução da resistência a compressão do concreto de cada mistura
A partir dos valores indicados nas Tabelas 3 e 4 foi possível obter curvas correlacionando-se os valores do ensaio de compressão (fcj) e o índice esclerométrico (IEcorr) para cada mistura de concreto conforme é indicado nas Figuras 6 a 8. A curva de correlação para o conjunto de pontos (IE x f c) de cada mistura foi obtida através de procedimento gráfico, tendo-se no eixo das abscissas o IE e na ordenada o fc. Para cada correlação, foram analisados cinco modelos de curva: linear, potência, exponencial, polinômio de segundo grau e logarítmica. Dentre esses modelos selecionou-se aquele que proporciona melhor ajuste dos pontos experimentais tendo-se como referência o coeficiente de determinação (R2).
Figura 6 – Curva de correlação para a mistura 1
Na Figura 9 é estabelecida a correlação contendo os resultados das três misturas.
Figura 9 – Correlação de todas as misturas
Na Tabela 5 são reunidas as equações que melhor representam a correlação entre os pontos de cada mistura. A correlação mais forte foi a obtida para a mistura 2 que teve um
valor de R² igual a 0,95, bem próximo de 1,0, indicando-se assim uma boa correlação entre os dois parâmetros analisados.
Tabela 5 – Curvas obtidas a partir das correlações
Misturas Curva R²
1 I.E.=4, 5997.e(0, 0579.fc) 0,80 2 I.E.=1, 2575.e(0, 0955.fc) 0,95 3 I.E.=2, 4628.e(0, 0648.fc) 0,91
Para efeito de comparação as curvas de correlação aqui obtidas foram confrontadas na Figura 10 com curvas obtidas em outros trabalhos (Machado et al, 2009 e Soares & Alburquerque, 2012) e também com a curva fornecida pelo fabricante do próprio aparelho utilizado na nesta pesquisa.
Machado et al (2009) apresentaram uma curva que correlaciona o índice esclerométrico e a resistência a compressão do concreto. Nesse trabalho foram moldados 400 corpos de prova e realizadas 3600 medições do Índice esclerométrico. Os corpos de prova foram rompidos em com 3, 7, 14, 28 e 90 dias de idade.
Em Soares & Albuquerque (2012) foi proposta uma curva de correlação do valor da resistência a compressão e do índice esclerométrico. Os autores ensaiaram 24 corpos de prova, divididos em 3 traços de concreto, sendo o primeiro com a/c igual a 0,45, o segundo com a/c igual a 0,50 e o terceiro com a/c igual a 0,60.
Na Tabela 6 é indicada a diferença percentual de cada ponto para cada uma das curvas. Ao observar o gráfico que compara a curva do fabricante com a curva obtida neste trabalho, observa-se uma grande semelhança nos pontos em que o valor do índice esclerométrico varia entre 30 e 35.
As diferenças nos valores de resistência estimada do concreto era esperado quando da comparação dos resultados aqui obtidos com aqueles indicados pelo fabricante do aparelho esclerométrico. Nesse sentido, ressalta-se a importância do estabelecimento de curvas de correlação a partir de concretos contendo materiais da mesma natureza daqueles do concreto da estrutura em que se realiza o ensaio esclerométrico.
Pela Tabela 6 fica evidente que o uso da curva de correlação indicada pelo fabricante pode incorrer em erros quanto a estimativa da resistência do concreto de uma estrutura. Esses, são mais significativos quanto maior for a dureza do concreto e consequentemente do valor do índice esclerométrico.
A partir da comparação dos resultados, pode-se observar que para valores de índices esclerométrico próximos de 36, as curvas de Machado et al (2009), Soares & Albuquerque (2014), a curva do fabricante e a curva proposta pelo autor, apresentam resultados de fc
Tabela 6 – Comparação das curvas obtidas com resultados de outros autores e do fabricante
IE (2016) Autor Albuquerque Soares e
(2014) Diferença Machado et al (2009) Diferença Fabricante Diferença 20 8,50 8,27 -2,7% 11,87 39,6% 10,3 21,2% 21 9,30 9,01 -3,2% 13,11 40,9% 11,4 22,6% 22 10,18 9,81 -3,6% 14,42 41,6% 12,5 22,8% 23 11,15 10,69 -4,1% 15,79 41,6% 13,7 22,9% 24 12,20 11,65 -4,6% 17,22 41,1% 14,9 22,1% 25 13,36 12,69 -5,0% 18,72 40,2% 16,2 21,3% 26 14,62 13,82 -5,5% 20,29 38,7% 17,5 19,7% 27 16,01 15,06 -6,0% 21,91 36,9% 18,9 18,1% 28 17,53 16,40 -6,4% 23,60 34,7% 20,3 15,8% 29 19,19 17,87 -6,9% 25,36 32,2% 21,8 13,6% 30 21,00 19,46 -7,3% 27,18 29,4% 23,3 10,9% 31 22,99 21,20 -7,8% 29,06 26,4% 24,9 8,3% 32 25,17 23,10 -8,2% 31,01 23,2% 26,5 5,3%
33 27,55 25,16 -8,7% 33,02 19,8% 28,2 2,3% 34 30,16 27,41 -9,1% 35,10 16,4% 30 -0,5% 35 33,02 29,86 -9,6% 37,24 12,8% 31,8 -3,7% 36 36,15 32,53 -10,0% 39,45 9,1% 33,6 -7,1% 37 39,57 35,44 -10,5% 41,72 5,4% 35,5 -10,3% 38 43,32 38,60 -10,9% 44,06 1,7% 36,5 -15,7% 39 47,43 42,05 -11,3% 46,46 -2,0% 39,5 -16,7% 40 51,92 45,81 -11,8% 48,93 -5,8% 41,6 -19,9% 41 56,84 49,90 -12,2% 51,46 -9,5% 43,7 -23,1% 42 62,22 54,36 -12,6% 54,06 -13,1% 45,9 -26,2% 43 68,11 59,22 -13,1% 56,73 -16,7% 48,1 -29,4% 44 74,56 64,52 -13,5% 59,46 -20,3% 50,4 -32,4% 45 81,63 70,28 -13,9% 62,25 -23,7% 52,7 -35,4% 46 89,36 76,56 -14,3% 65,11 -27,1% 55 -38,5% 47 97,82 83,41 -14,7% 68,04 -30,4% 57,5 -41,2% 48 107,09 90,86 -15,2% 71,03 -33,7% 60 -44,0% 4. CONCLUSÕES
Tendo como base os resultados obtidos, podem ser extraídas as seguintes conclusões:
• Foram obtidas correlações confiáveis para cada uma das três misturas analisadas visto que, o menor índice de confiabilidade (R2) foi igual a 0,81;
• A curva de correlação obtida a partir do agrupamento dos dados obtidos com os três tipos de concreto analisados apresentou um forte grau de correlação (R2 = 92%); • Foi verificado que a equação da curva que melhor representa a correlação obtida é
do tipo exponencial;
• Para valores do IE na faixa de 30 a 37, verificou-se que a diferença entre a curva aqui obtida e a do fabricante ficou abaixo de 10%. Já para valores do IE acima de 37, a diferença entre os valores das curvas aumentou consideravelmente. Essa mesma tendência foi verificada quando comparadas as curvas obtidas pelos dois outros autores com a curva do fabricante;
• Nesse sentido, recomenda-se novos estudos para concretos com resistência a compressão acima de 45 MPa.
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