RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO RESIDUAL DO CONCRETO

5. DISCUSSÃO

5.2. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO RESIDUAL DO CONCRETO – CCV

concreto são indicados por kc,θ, que equivale a 𝑓_{𝑐,𝑟𝑒𝑠}𝑇 /fcj, ou seja, a relação entre a

resistência à compressão residual do concreto a uma determinada temperatura e a resistência à compressão de referência.

Dessa forma, os fatores kc,θ, do concreto de resistência normal são resumidos na Figura 61. As temperaturas intermediárias ausentes foram obtidas

através de interpolação linear. Os dados obtidos são comparados aos fatores de redução da resistência à compressão axial residual obtidos de Abrams (1977) reproduzidos pela norma ACI 216.1-07 (ACI, 2007), de Lima (2005) e Almeida (2017). Para exposição da diferença no comportamento do concreto ensaiado à quente e após o resfriamento, apresentam-se ainda os resultados de CCV das normas EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004) e ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012).

Figura 61 – Fatores de redução kc,θ do CCV em função da temperatura θ °C. Fonte:

Autora. 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C)

ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Silicoso ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Carbonático

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário NSC-1-B

NSC-1-C NSC-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

Granito e basalto - baixa compacidade (LIMA, 2005) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C) ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Silicoso ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Carbonático

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário CCV-1-B

CCV-1-C CCV-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

Granito e basalto - baixa compacidade (LIMA, 2005) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C)

ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Silicoso ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Carbonático

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário NSC-1-B

NSC-1-C NSC-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

Granito e basalto - baixa compacidade (LIMA, 2005) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C)

ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Silicoso ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Carbonático

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário NSC-1-B

NSC-1-C NSC-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

Na Figura 62, são expostos os fatores de redução médios de resistência à compressão residual dos concretos de resistência normal executados com basalto e granito.

Figura 62 – Fatores de redução kc,θ do CCV-1-B e do CCV-1-G em função da

temperatura θ °C. Fonte: Autora.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C)

ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Silicoso

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso NSC-1-B

NSC-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário CCV-1-B

CCV-1-C CCV-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário CCV-1-B

CCV-1-C CCV-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

Granito e basalto - baixa compacidade (LIMA, 2005) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C)

ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Silicoso

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso NSC-1-B

NSC-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

Granito e basalto - baixa compacidade (LIMA, 2005) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C)

ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Silicoso

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso NSC-1-B

NSC-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

A Figura 63 exibe os fatores de redução kc,θ da resistência à compressão residual dos concretos de resistência normal executados com calcário (CCV-1-C).

Figura 63 – Fatores de redução kc,θ, do CCV-1-C em função da temperatura θ °C. Fonte: Autora.

Analisando-se a Figura 61, a Figura 62 e a Figura 63, é evidente que a resistência à compressão residual do CCV, caso do estudo desenvolvido e das curvas de Abrams (1977) utilizadas pelo ACI (2007) apresentadas, é inferior aos valores de resistência à compressão do concreto disponibilizados pela norma EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004) e pela norma brasileira (ABNT, 2012a) acima dos 200 ºC. 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C)

ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Carbonático

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário NSC-1-C

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Silicoso EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário CCV-1-B

CCV-1-C CCV-1-G

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

Granito e basalto - baixa compacidade (LIMA, 2005) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C)

ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Carbonático

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário NSC-1-C

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

Granito e basalto - baixa compacidade (LIMA, 2005) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 kc,θ Temperatura θ (°C)

ACI 216.1-07 (ACI, 2007); Abrams (1977) - Carbonático

EN 1992-1-2:2004 (CEN, 2004)/ABNT NBR 15200:2012 (ABNT, 2012) - Calcário NSC-1-C

Granito, basalto e calcário (HERTZ, 2005)

fcm = 56 MPa; basalto; com cinza de casca de arroz; steady state (ALMEIDA, 2017) fcm = 40 MPa; basalto; steady state (ALMEIDA, 2017)

Aos 200 ºC, os concretos confeccionados com basalto (CCV-1-B) e calcário (CCV-1-C) apresentaram fatores de redução médios de 0,81, enquanto a norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007) indica os fatores de redução 0,86 para concretos com agregado silicoso e 0,80 para agregado carbonático – classificação em que se enquadra o agregado calcário utilizado–, valores próximos e com a mesma tendência de comportamento. Informa-se que os fatores de redução de Abrams e, consequentemente, da norma ACI 216.1-7 foram obtidos através da análise dos gráficos publicados pelo autor e pela norma, dado que os valores numéricos não são apresentados tabelados.

O concreto executado com granito (CCV-1-G) não apresentou redução relevante da resistência aos 200 ºC; a norma EN 1992-1-2: 2004 indica os fatores de redução de 0,95 para concreto executado com agregado silicoso e 0,97 para concreto executado com agregado calcário.

Como exposto, tem-se o início da dissociação do hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) em óxido de cálcio (CaO) e água (H2O) aos 400 ºC, processo que

proporciona grande perda de massa de cimento, fragiliza a zona de transição entre os agregados e a pasta e tende a reduzir a resistência à compressão do concreto de forma acentuada.

Embora o CCV não possua adição de sílica ativa ou sílica de casca de arroz como o CAR, espera-se que seu desempenho seja superior ao de concretos elaborados com cimento comum ou sem adições pozolânicas, dado que a escória de alto forno que integra o cimento tipo CP II-E utilizado consome parte do hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) durante as reações de hidratação da

pasta, formando silicato de cálcio hidratado (C-S-H). Como consequência, tem- se uma matriz densificada, com porosidade menor e mais descontínua (FREITAS, 2001).

Aos 400 ºC, observaram-se novamente resultados mais próximos dos que constam na norma ACI 216.1-7 (2007) do que dos resultados da norma EN 1992-1-2:2004, como esperado.

O concreto com agregado calcário (CCV-1-C) apresentou fator de redução de 0,62, enquanto a norma ACI 216.1-7 (2007) indica o valor de 0,51 – 18% inferior – e a norma EN 1992-1-2: 2004, 0,85 – fator este 37% superior ao encontrado no presente estudo.

O concreto com agregado granítico (CCV-1-G) apresentou fator de redução de 0,67, enquanto a norma ACI 216.1-7 (2007) indica o valor de 0,62 e a norma EN 1992-1-2: 2004, 0,75 – fator 11% superior ao encontrado no presente estudo e 17% superior ao valor da norma ACI 216.1-7 (2007).

O fator de redução do concreto com agregado basáltico (CCV-1-B), por sua vez, foi de 0,60, 11% inferior ao obtido com o agregado granítico e muito próximo ao fator da norma ACI 216.1-7 (2007) para concreto com agregado silicoso. A diferença em relação ao fator que consta na norma EN 1992-1-2:2004 para concretos com agregados silicosos é ainda maior: 21%.

No caso do concreto executado com calcário, Abrams aponta uma tendência à redução da taxa de perda de resistência em função da temperatura entre os 400 ºC e os 600 ºC. Tal quadro sugere o uso de calcário silicoso pelo autor, cuja descarbonatação se inicia por volta dos 500 ºC (FIB, 2007), processo que é desenvolvido em temperaturas mais altas no calcário dolomítico, com pico acima de 800 ºC.

Aos 600 ºC, os resultados obtidos foram inferiores tanto aos que constam no estudo de Abrams quanto aos resultados da norma EN 1992-1-2: 2004.

A norma EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004) indica o fator de redução 0,45 para o concreto com agregado silicoso; a norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007) indica 0,30 e o estudo desenvolvido obteve os valores médios 0,28 (CCV-1-B) e 0,34 (CCV-1-G).

Para o concreto com agregado calcário ou carbonático, a norma EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004) apresenta o fator de redução 0,60, a norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007) indica 0,42 e o estudo desenvolvido, 0,26 (CCV-1-C). Trata- se da temperatura com as diferenças mais marcantes entre os grupos.

Aos 800 ºC, a norma EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004) indica o fator de redução de 0,27 para o concreto executado com agregado silicoso, superior aos valores obtidos – 0,17 (CCV-1-B e CCV-1-G) e 0,15 (CCV-1-C) – e ao valor de 0,17 apresentado pela norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007) para concreto moldado com agregado carbonático.

A norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007) não indicou um fator de redução para agregados silicosos aos 800 ºC e a conformação da curva que obteve sugere que suas amostras se romperam antes dessa temperatura.

Percentualmente, o valor apresentado pela norma EN 1992-1-2: 2004 (CEN, 2004) nas diversas temperaturas é até 62% superior aos resultados do presente estudo e ao apresentado pela norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007), sugerindo a inadequação da aplicação das curvas da norma EN 1992-1-2: 2004 na avaliação de estruturas após a exposição às altas temperaturas.

Realizando-se comparação semelhante entre as curvas de redução da resistência à compressão residual do concreto da norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007) e os resultados do Programa Experimental, nota-se que os fatores de redução obtidos se encontram a favor da segurança ou muito próximos em relação aos resultados normativos até os 400 ºC ,quadro que é revertido a partir dos 500 ºC.

Infere-se, portanto, que a aplicação dos dados da norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007) na análise da resistência à compressão axial residual do CCV até os 400 ºC é uma escolha mais coerente do que a aplicação das curvas da norma EN 1992-1-2: 2004. Trata-se de um fato esperado, dado que a resistência à compressão residual do concreto tende a ser inferior à resistência obtida em ensaios à quente, com ou sem carga.

Chama a atenção, no entanto, que nas temperaturas superiores a 400 ºC os resultados do Programa Experimental apresentam maiores divergências em relação aos valores propostos pela norma ACI 216.1-7 (ACI, 2007), tornando a aplicação da norma inadequada. Tal comportamento é provavelmente derivado das diferenças nos tipos de agregado graúdo – ainda que tenham sido aplicados agregados silicosos e calcários ou carbonáticos – e ao regime de ensaio, que não são detalhados pela norma ACI 216.1-7.

Os fatores de redução kc,θ obtidos experimentalmente para o CCV-1

Tabela 56 – Fatores de redução kc,θ para CCV-1

Tipo de agregado graúdo Basalto Calcário Granito

kc,θ E x pe ri me n tal Refe rên c ia* E x pe ri me n tal / Refe rên c ia E x pe ri me n tal Refe rên c ia* E x pe ri me n tal / Refe rên c ia E x pe ri me n tal Refe rên c ia* E x pe ri me n tal / Refe rên c ia T em pe ra tura Controle 1,00 1,00 100% - 1,00 - - 1,00 - 100 °C - 0,94 - 1,04 0,92 113% - 0,94 - 200 °C 0,81 0,86 94% 0,81 0,80 101% 1,03 0,86 120% 300 °C - 0,73 - 0,78 0,64 122% - 0,73 - 400 °C 0,60 0,62 97% 0,62 0,51 122% 0,67 0,62 108% 500 °C - 0,56 - 0,46 0,49 94% 0,49 0,56 88% 600 °C 0,28 0,47 60% 0,26 0,47 55% 0,34 0,47 72% 700 °C - 0,30 - - 0,42 - - 0,30 - 800 °C 0,17 - - 0,15 0,36 42% 0,17 - - 900 °C - - - 0,00 0,17 - - - -

Nota: * – Fontes: ACI 216.1-7 (2007), Abrams (1977)

5.2.1. Análise estatística

Realizou-se One-Way ANOVA para a validação da amostragem aplicada no Programa Experimental. A análise foi desenvolvida no software GNU PSPP, elaborado e livremente distribuído pela GNU Operating System. Seus resultados encontram-se em 5.2.1.1.

A relação entre variáveis foi considerada significativa, estatisticamente, para valores de p-value inferiores a 0,05, refletindo o intervalo de confiança de 95%.

5.2.1.1. One-Way ANOVA: Validação da amostragem

A recomendação RILEM 129-MHT indica que um mínimo de duas amostras de cada lote seja testado para a verificação da resistência à compressão residual, conceito adotado no presente trabalho.

Para validação dessa amostragem, efetuou-se a análise One-Way ANOVA.

Foram utilizadas amostras de CCV-1, separadas por temperatura. A variável dependente é a resistência à compressão residual e a variável independente, o tipo de agregado.

O teste de Levene, exposto na Tabela 57, foi aplicado para testar a homogeneidade das variâncias dos grupos, requisito à continuidade da análise. Para tal, foram excluídos três outliers: um identificado próximo ao limite inferior do grupo CCV-1-C de controle e dois nos extremos do grupo CCV-1-C exposto a 200 °C. Informa-se que as análises foram realizadas separadamente para cada temperatura, mas são apresentadas em conjunto para melhor compreensão dos resultados.

Tabela 57 – Teste de igualdade de variâncias do erro de Levene para CCV-1 Temperatura (°C) Estatística de Levene gl1 gl2 Sig. Resistência à Compressão (MPa) Controle 3,76 2 13 0,052 200 3,035 2 12 0,086 400 0,461 2 12 0,641 600 0,771 2 14 0,481 800 0,709 2 15 0,508 Fonte: Autora.

Através do teste de Levene, aceita-se a hipótese nula ao nível de significância α = 0,05, ou seja, as variâncias dos grupos avaliados são estatisticamente semelhantes.

Os resultados da análise são reunidos na Tabela 58.

Tabela 58 – One-Way ANOVA: Resistência à compressão residual em função do tipo de agregado – CCV-1 Grupo de amostras Temperatura (°C) Soma dos Quadrados gl Quadrado Médio F Sig. CCV-1 Controle Entre grupos 312,90 2 156,45 18,65 0,000 Dentro dos grupos 109,07 13 8,39

Total 421,96 15

200

Entre grupos 84,23 2 42,12 11,09 0,002 Dentro dos grupos 45,58 12 3,78

Total 129,82 14

400

Entre grupos 41,98 2 20,9 10,61 0,002 Dentro dos grupos 23,73 12 1,98

Total 65,70 14

600

Entre grupos 22,22 2 11,11 9,08 0,003 Dentro dos grupos 17,14 14 1,22

Total 39,36 16

800

Entre grupos 15,93 2 7,97 8,53 0,003 Dentro dos grupos 14,01 15 0,93

Total 29,94 17

Fonte: Autora.

Observou-se que a variabilidade dos dados dentro dos grupos é inferior à variabilidade entre grupos, o que valida a amostragem adotada. Tal afirmação se apresenta coerente com as especificações da recomendação RILEM 129-MHT. Observou-se também que a significância foi inferior a 0,05 para quatro temperaturas, indicando que a alteração do tipo de agregado foi relevante para a alteração da resistência à compressão por implicar em médias estatisticamente diferentes – tal condição não foi evidenciada apenas aos 200 °C.

No documento Propriedades mecânicas residuais do concreto em situação de incêndio (páginas 167-177)