Resistência à Compressão Axial

Os valores de resistência à compressão axial de corpos-de-prova rompidos nas idades de 3, 7, 14, 28 e 91 dias estão relacionados nas Tabelas V.14 e V.15. Estes resultados representam o valor médio para três corpos-de-prova cilíndricos de concreto com 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura.

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Tabela V. 14 – Resultados de resistência à compressão axial dos concretos.

Resistência à compressão (MPa)

Teor de substituição

(%) 3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 91 dias

56,1 66.1 69.6 75,0 73,4 55,9 65,2 67,0 71,7 72,8 0 58,0 65,7 67,7 72,6 75,0 56,9 63,9 65,0 76,4 78,0 50,7 64,9 69,4 77,1 80,2 5 56,9 64,9 66,5 77,0 77,6 44,8 64.3 64,9 86,0 83,2 44,4 62,0 65,6 78,5 82,7 15 46,8 63,2 66,5 78,0 78,9

Tabela V. 15 – Resultados da resistência média à compressão axial (fcm) dos concretos.

Idade de rompimento

3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 91 dias

Teor de substituição (%) fcm Sd fcm Sd fcm Sd fcm Sd fcm Sd 0 56,7 1,2 65,7 0,5 68,1 1,4 73,1 1,7 73,7 1,1 5 54,8 3,6 64,6 0,6 66,0 0,9 76,8 0,4 78,6 1,4 15 45,3 1,2 63,2 1,2 65,7 0,8 80,8 4,5 81,6 2,3

Na Figura 5.7 pode-se visualizar o comportamento dos concretos com a evolução da idade.

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Figura 5. 7 – Comportamento dos concretos com relação à resistência à compressão em função da idade.

Os resultados da Figura 5.7 e das Tabelas V.14 e V.15 mostram que resistência à compressão aumenta com a idade de rompimento dos concretos.

De acordo com a bibliografia, considerando apenas aspectos mecânicos, os concretos estudados são classificados como de alta resistência, por apresentar aos 28 dias de idade, a resistência à compressão acima de 50 MPa.

A evolução da resistência dos concretos foi maior entre as idades de 3 e 7 dias. Este comportamento pode ser justificado pelo fato de se ter utilizado na produção dos concretos o cimento Portland com alta reatividade inicial (CPV ARI). A maior resistência à compressão do concreto de referência em relação aos concretos com metacaulim, na idade de 3 dias, pode ser creditada a lentidão das reação pozolânica do metacaulim, bem como da incapacidade do efeito microfiler do metacaulim em compensar a retirada de cimento dos concretos.

Entre as idades de 7 e 14 dias verificou-se que as resistências à compressão dos concretos praticamente se aproximaram, enquanto que, entre o décimo quarto e o

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vigésimo oitavo dia constatou-se a maior contribuição do metacaulim nesta propriedade.

Do vigésimo oitavo dia ao nonagésimo primeiro a taxa de crescimento da resistência à compressão dos concretos CONC5% e CONC15% foi de 2,3 % e 1,0%, respectivamente. Essa baixa taxa pode estar relacionada à redução da porosidade com a idade, que ocasiona uma menor eficiência do efeito pozolânico pelo preenchimento dos vazios da mistura.

Tomando como referência a idade de 28 dias, uma vez esta é aceita universalmente como índice geral da resistência do concreto, pode-se notar que as melhorias na resistência à compressão dos concretos com 5 e 15% de substituição de cimento por metacaulim em relação ao concreto de referência foram respectivamente de 5,1% e 11,6%.

Observou-se que nas primeiras idades que a ruptura dos corpos-de-prova ocorria mais intensamente na pasta de cimento e na zona de transição. Nas idades mais avançadas (28 e 91 dias) observou-se o comportamento inverso, ou seja, o plano de ruptura passava em grande parte no agregado, com mostrado na Figura 5.8. Isto pode ser justificado pelo aumento da resistência da zona de transição com a cinética da reação pozolânica.

Figura 5. 8 – Modo de ruptura observado para corpo de prova do concreto com 15% de substituição de cimento por metacaulim, aos 91 dias de idade.

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Como ponto comum, observou-se na literatura, que nas idades iniciais, os valores da resistência à compressão do concreto de referência em relação aos concretos produzidos com sílica ativa e cinza de casca de arroz em substituição ao cimento, foram maiores. Novamente é interessante ressaltar que o uso do cimento CPV – ARI apresenta-se como causa principal do melhor desempenho do concreto de referência nas idades iniciais.

A baixa contribuição à melhoria da resistência à compressão do concreto, após o vigésimo oitavo dia, pode ser atribuída aos seguintes fatores: a) formação de uma camada inibidora pelos produtos de hidratação, que envolvem as partículas de metacaulinita, impedido a sua reação pozolânica com o hidróxido de cálcio.

De acordo com as especificações da norma NBR 6118 (2003), item 7.4.2, os concretos produzidos nesta pesquisa podem ser empregados na execução de estruturas submetidas às classes de agressividades de I a IV, por apresentar a relação água/aglomerante (0,45 ≤ a/c ≤ 0,65) e resistência à compressão (20 MPa ≤ fcj ≤ 55 MPa) compatíveis com as exigências dessas classes.

Os dois principais fatores responsáveis pela contribuição do metacaulim na resistência do concreto foram: o efeito filler, que é imediato, e a reação pozolânica que é mais evidente entre o décimo quarto e o vigésimo oitavo dia. Após este período, os ganhos de resistência dos concretos com metacaulim foram menores, contudo, superiores aos ganhos do concreto de referência.

5.6.3 Resistência à tração na flexão

Na Tabela V.16 são apresentados os resultados da resistência à tração na flexão dos concretos com a inclusão do metacaulim.

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Tabela V. 16 – Resultados da resistência à tração na flexão dos concretos.

Teor de substituição (%) Carga (kN) Tensão (MPa) Média (MPa) Desvio padrão 16,7 6,9 0 18,5 7,7 7,3 0,6 16,6 6,9 5 22,6 9,4 8,1 1,8 23,5 9,8 15 21,5 8,9 9,4 0,6

Na Figura 5.11, observa-se o comportamento dos concretos com relação à resistência à tração na flexão em função do teor de substituição de metacaulim.

Os resultados da Tabela V.16 e da Figura 5.9 demonstram que a medida que se elevou o teor de metacaulim nas misturas ocorreu um ligeiro aumento na resistência à tração na flexão, que pode ser justificado pela redução da porosidade da matriz e da zona de transição dos concretos.

Figura 5. 9 – Resistência à tração na flexão em função do teor de substituição de cimento por metacaulim, aos 28 dias de idade.

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As melhorias na resistência à tração na flexão dos concretos com 5% e 15% de metacaulim, em relação ao concreto sem substituição, foram de 10,9% e 28,8%, respectivamente. Essas melhorias foram superiores as obtidas, na idade de 28 dias, para a resistência à compressão. Essa diferença de contribuição mostra que o metacaulim tem grande importância no desenvolvimento da resistência à tração na flexão.

MEHTA e MONTEIRO (1994) afirmam que as melhorias na resistência à tração estão, em grande parte, relacionadas à atividade pozolânica, enquanto que na resistência à compressão ao efeito filler. Uma vez que não foi avaliada a evolução da resistência à tração na flexão com idade, acredita-se que a maior contribuição do metacaulim nesta propriedade, aos 28 dias, esta relacionada à atividade pozolânica.

A razão entre a resistência média à tração na flexão e a resistência média à compressão dos concretos com 0%, 5% e 15% de substituição de cimento por metacaulim foi de 9,9%, 10,5% e 11,6%, respectivamente. Os resultados mostram que o metacaulim pode ser utilizado na melhoria do desempenho mecânico de estruturas de concreto submetidas a esforços de tração

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