escoamento definido, tal como os aços com alto teor de carbono.
Figura 53 – Ensaios de tração do aço. Diagrama tensão deformação
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.
Deste modo, as seções mistas foram separadas em dois grupos e dentro de cada grupo o concreto de preenchimento foi categorizado em mais dois subgrupos, concreto convencional (CFST) e concreto reciclado (RACFST).
Tabela 23 – Traço de concreto com cimento CPII-E-32. Traço em massa para 1m3
Fonte: Barboza e Bastos, 2008. Adaptado pelo Autor, 2018.
O traço estabelecido por Barboza e Bastos (2008), considera o uso do aditivo em proporção de 1,5% sobre a massa de cimento, entretanto, neste estudo, utilizar- se-á o aditivo super plastificante chamado GLENIUM 51. Este aditivo super plastificante é medido de acordo com a quantidade de cimento do traço e suas instruções de uso preveem utilizar cerca de 0,1% da quantidade de cimento em massa. Essa necessidade não ocorreu devido à área de despejo do concreto no perfil ser muito pequena, ou pelo uso de armadura transversal, mas pela disponibilidade do material, associado às condições experimentais do laboratório.
Isto posto, a adição da água durante o processo será devidamente observada, de modo que a trabalhabilidade do traço seja fator relevante no estudo.
A manipulação dos agregados do concreto convencional obedece às prerrogativas da ABNT NBR 15116:2004, e se optou por substituir parte do agregado graúdo por RCA, de modo a diminuir o efeito da absorção de água e consequente afastamento dos valores obtidos para a resistência do concreto reciclado em relação ao concreto convencional.
Sendo assim, objetiva-se obter um concreto reciclado de características mecânicas semelhantes ao concreto convencional, de modo a se verificar o comportamento do núcleo de concreto quanto à resistência da seção mista.
Uma vez que a resistência do concreto é estabelecida numericamente, é possível projetar-se também o estudo analítico, de modo que a caracterização do material possa auxiliar na parametrização dos resultados experimentais (Tabela 24).
Verifica-se o seguinte:
CIMENTO AREIA BRITA 0 ÁGUA ADITIVO FATOR A/C
(MPa) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg)*
35 344,00 891,00 932,00 186,00 5,20 0,54
45 387,00 870,00 949,00 186,00 5,80 0,48
*1,5% sobre a massa de cimento RESISTÊNCIA DE
DOSAGEM ESPERADA NA IDADE DE 28 DD
Tabela 24 – Plastificação da seção de concreto, Npl, Rd concreto
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.
Os resultados obtidos analiticamente, de acordo com as premissas de cálculo das três normas consideradas, mostram que as normas brasileiras são mais conservadoras quanto à plastificação da seção de concreto. Sendo assim, os resultados obtidos, consideram coeficientes de ponderação da resistência iguais a 1,0, para a ABNT NBR 8800:2008 e ABNT NBR 16239:2013, tendo em vista que se deseja comparar estes resultados com os obtidos experimentalmente.
3.2.1 Caracterização do concreto
De acordo com a ABNT NBR 5738:2015 – Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova, cada corpo de prova deve ser cilíndrico, com altura de 20 cm e diâmetro de 10 cm e, sendo assim, a área total equivalente de cada um é de aproximadamente 7854 mm².
Desta forma, no total, projetou-se um número mínimo de 12 corpos de prova, por traço, a fim de verificar a resistência característica do concreto. Destes, dois para rompimento aos 7 dias, dois para 14 dias, dois para 21 dias e dois para 28 dias, acrescentando-se mais dois para o rompimento no dia da realização do experimento de cada corpo de prova de seção mista correspondente a betonada e mais dois para verificação do módulo de elasticidade secante do concreto.
O volume total correspondente ao preenchimento do núcleo de concreto das seções mistas, é baseado nos grupos descritos na Tabela 17, compreendendo os 12 corpos de prova de concreto, os 3 corpos de prova de diâmetro 177,80 mm e os 3 corpos de prova de diâmetro 152,40 mm, conforme a Tabela 25.
NBR 8800:2008
(mm) (mm) (mm) (MPa) (MPa) (mm2) NBR 16239:2013
152,40 6,35 450 28,4 20,29 15327,90 295,39 310,94
152,40 6,35 450 38,4 27,43 15327,90 399,40 420,42
177,80 6,35 550 28,4 20,29 21408,39 412,57 434,28
177,80 6,35 550 38,4 27,43 21408,39 557,84 587,20
EN 1994:2004
D t L fck fcd Aconc N pl,Rd (kN)
Tabela 25 – Quantificação de material utilizado para confecção dos protótipos
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.
Yang et al. (2008) realizaram experimentos de modo a analisar nove traços de concreto. Esta análise foi voltada para a avaliação da influência da substituição dos agregados naturais por agregados reciclados de RCA (graúdos e miúdos). Seu estudo aponta que os agregados devem ser classificados de acordo com sua massa específica e sua taxa de absorção de água e os resultados obtidos indicam que essa absorção é uma das principais razões que implicam na resistência final do concreto.
Diversas vertentes convergem para este pensamento, de que a substituição do agregado, não depende apenas da resistência do material a ser substituído em si, mas também da correção do fator água cimento que deve ser aplicado ao traço como um todo em virtude dessa substituição. Desta forma, a composição do concreto reciclado é impactada pelas taxas de absorção de água do agregado reciclado, o que confere um olhar crítico sobre o fator água cimento.
Sendo assim, a origem do agregado reciclado de RCA, e consequentemente, sua rastreabilidade, são fator fundamental para compreender a correção do traço em
(m3) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg) (a/c) (l)
M1-40-C00 M2-40-C00 M3-40-C00 M4-40-R30 M5-40-R30 M6-40-R30 M7-30-C00 M8-30-C00 M9-30-C00 M10-30-C00 M11-30-C00 M12-30-R30 M13-30-R30 M14-30-R30 M15-30-R30 M16-30-R30 M17-30-R30 M18-30-R50 M19-30-R50 M20-30-R50 M21-30-R50 M22-30-R50 M23-30-R50
0,346
27,04 70,03 36,63 36,63 14,62 0,54 0,346
70,03 51,28 21,98 14,62 0,54
0,279
24,53 63,53 66,45 0 13,26 0,54 0,314
49,50 37,80 16,20 10,58 0,54 0,0569
0,0713
0,0786
0,0786
22,02
22,02
27,04
RAC ÁGUA
FATOR ÁGUA CIMENTO
ADITIVO
0,0569 49,50 54,00 0 10,58 0,48 0,279
VOLUME TOTAL CP CONCRETO + RACFST + PERDAS
(5%)
CIMENTO
CPII-E-32 AREIA BRITA 0 PROTÓTIPO
virtude do fator água cimento aplicada ao mesmo enquanto concreto convencional, uma vez que a heterogeneidade do resíduo implica na menor assertividade das correções necessárias e diminuição da resistência final do concreto reciclado.
Tenório (2007) conclui em seu estudo que para os traços escolhidos com fator água cimento 0,40 e 0,50, o resultado obtido para a resistência do concreto convencional foi superior à do concreto de agregado reciclado, entretanto, para o fator água cimento 0,67, ocorre uma excepcionalidade, pois a resistência do concreto reciclado é maior que a do concreto convencional.
Poon et al. (2004) também chamam a atenção para este controle, sobre o fator água cimento, uma vez que o reciclado agregado de concreto pode estar sob condições severas, ou seja, totalmente seco, portanto, absorverá mais água que o agregado natural.
Xiao et al. (2005) utilizam em seus estudos um fator água cimento de 0,43, que, conforme a Tabela 6, conferem um resultado diferenciado para o teste de slump, pois o concreto se apresenta com menor grau de trabalhabilidade, contudo, mantém suas características de resistência preservadas.
A origem do agregado reciclado de RCA deste estudo tem como fonte os corpos de prova utilizados nos ensaios experimentais de Macedo (2018), cuja resistência caraterística aproxima-se de 40 MPa (Figura 54). A confiabilidade dos resultados obtidos neste estudo está enraizada na rastreabilidade da origem do agregado reciclado de RCA, que provém de um concreto controlado.
Figura 54 – Origem do agregado reciclado de RCA. (a) CP de concreto de Macedo (2018), 40 MPa;
(b) CP de concreto sem a armadura; (c) Detalhe do CP de concreto
(a) (b) (c)
Fonte: (a), (b) e (c) Acervo fotográfico do Autor, 2018.
O agregado reciclado de RCA foi segmentado em pedaços menores (Figura 55a), triturado em equipamento reciclador de entulho (Figura 55b), que faz a separação preliminar do resíduo em três granulometrias diferentes e preparado para o peneiramento a fim de se obter sua curva granulométrica (Figura 55c).
Figura 55 – Fragmentação do agregado reciclado de RCA. (a) Fragmentação do agregado reciclado de RCA; (b) Reciclador de Entulho; (c) Resíduo triturado
(a) (b) (c)
Fonte: (a), (b) e (c) Acervo fotográfico do Autor, 2018.
É importante conhecer-se a granulometria do resíduo, pois esta deve ser compatível com a granulometria do agregado graúdo. Uma vez que é feita a caracterização dos agregados miúdo e graúdo, sendo obtidas suas curvas granulométricas e, portanto, suas particularidades, deve-se fazer a substituição do agregado graúdo pelo resíduo em porcentagem equivalente.
Isto quer dizer que a porcentagem a ser substituída do agregado graúdo deve ser igualmente equivalente à sua composição granulométrica. Desta forma, a amostragem de material reciclado deve ser suficiente para permitir que se reproduza a composição da curva granulométrica do agregado graúdo, a fim de que o preenchimento de vazios no concreto reciclado seja equalizado tal como no concreto convencional.
A caracterização do agregado miúdo e do agregado graúdo, de acordo com a ABNT NBR 7211:2005 – Agregados para concreto – Especificação, é feita a partir de duas amostras de cada agregado, conforme as Tabelas 26 e 27. Foram utilizados para a confecção dos corpos de prova, a areia grossa (com módulo de finura da zona utilizável superior variando entre 2,90 a 3,50) e a brita 0 com grânulos variando até 9,5 mm.
As amostras foram retiradas do material recebido do fornecedor no estado em que foram entregues. Não foi feita a secagem prévia dos agregados, devido à considerável massa de material a ser utilizada nos traços.
Tabela 26 – Análise granulométrica do agregado miúdo
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.
Tabela 27 – Análise granulométrica do agregado graúdo
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.
De modo análogo, é importante proceder com a caracterização do resíduo (Figura 56), pois esta colabora com o controle da resistência do concreto reciclado.
Assim, o agregado reciclado foi separado e pesado, de acordo com a massa de material retido na análise do agregado graúdo natural, a fim de que a substituição deste fosse equalizada.
Figura 56 – Caracterização do agregado reciclado de RCA. (a) Peneiramento do agregado reciclado de RCA; (b) Separação granulométrica; (c) Resíduo caracterizado
(a) (b) (c)
Fonte: (a), (b) e (c) Acervo fotográfico do Autor, 2018.
Recomenda-se que o agregado reciclado seja umidificado, de modo que a absorção de água seja menor, entretanto, devido ao agregado graúdo utilizado no traço estar úmido, optou-se por não umidificá-lo (Figura 57a), e sim, verificar a plasticidade do traço por meio do teste de slump (Figura 57b e 57c), uma vez que o agregado graúdo não estava seco.
Figura 57 – Absorção de água do agregado reciclado de RCA. (a) Diferença de umidade entre o agregado natural e o agregado reciclado de RCA; (b) Slump do concreto convencional;
(c) Slump do concreto reciclado
(a) (b) (c)
Fonte: (a), (b) e (c) Acervo fotográfico do Autor, 2018.
Barboza e Bastos (2008) indicam que o valor do abatimento para os traços determinados em seus experimentos deva ser próximo de 17 cm. O slump obtido do concreto convencional (Figura 57b) foi de 16,5 cm aproximadamente, já o slump obtido para o concreto reciclado (Figura 57c) foi de 9,5 cm aproximadamente.
Houve considerável diferença no valor obtido no teste de slump, entretanto, priorizou-se a trabalhabilidade do concreto, uma vez que o concreto preenche o tubo de aço e a perda de umidade para o ambiente dentro do tubo ocorre de modo diferenciado das estruturas que hidratam ao ar livre.
A adição de mais água e a consequente alteração do fator água cimento, ou a complementação de mais aditivo, poderia impactar na resistência final do concreto, então, uma vez que a trabalhabilidade do concreto apresentou-se satisfatória, não foram necessárias alterações no traço.
Excepcionalmente, a concretagem dos protótipos M10-30-C00 e M11-30-C00, foi feita após a concretagem dos protótipos M07-30-C00, M08-30-C00 e M09-30- C00. Apesar do cuidado sob o traço e mantidas as mesmas proporções de material, houve um controle mais rígido sobre o agregado natural e sobre a umidificação do agregado de concreto reciclado, que foi mais uniforme, devido à menor quantidade de material. Desta forma, diminui-se suavemente o aspecto de concreto “muito seco”, de pouca trabalhabilidade, assim como proporcionou-se uma melhor vibração dos protótipos.
3.2.2 Concretagem
A concretagem das seções mistas em grupos distintos obedeceu um padrão preliminar de coloração dos tubos, de forma que os corpos de prova de concreto a serem submetidos ao ensaio de compressão, para determinação da resistência característica, fossem extraídos de uma única betonada (Figura 58), visando equalizar os resultados a serem utilizados analiticamente e facilitar sua identificação visual.
Durante a concretagem do núcleo de concreto das seções mistas foram extraídos das betonadas, os corpos de prova do concreto de preenchimento do
núcleo. Os corpos de prova foram desformados após 48 h e imersos em água em câmara de umidade, de modo a manter a umidade a 100%. O rompimento ocorreu a 7, 14, 21 e 28 dias de cura do concreto.
Figura 58 – Corpos de prova de concreto convencional e reciclado. (a) Moldagem dos corpos de prova; (b) Umidade a 100% em câmara úmida; (c) Secagem para rompimento
(a) (b) (c)
Fonte: (a), (b) e (c) Acervo fotográfico do Autor, 2018.
O rompimento dos corpos de prova de concreto convencional e concreto reciclado forneceram os seguintes valores de resistência (Tabela 28):
Tabela 28 – Resistência à compressão do concreto a 28 dias
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.
Verifica-se que os valores de resistência obtidos para os corpos de prova de concreto reciclado indicam um melhor desempenho para este concreto e isto pode
r fck TEÓRICO fck 28DD Ecs TEÓ NBR Ecs TEÓ EN Ecs 28DD
(%) (MPa) (MPa) (GPa) (GPa) (GPa)
CP1 28,90 26,26 34,18 23,37
CP2 33,95 28,87 35,52 25,41
CP1 36,27 30,04 36,09 25,53
CP2 33,97 28,88 35,52 25,13
CP1 23,27 23,18 32,52 20,63
CP2 25,24 24,28 33,12 20,88
CP1 29,05 26,34 34,22 23,18
CP2 29,97 26,82 34,47 22,80
CP1 29,20 26,42 34,26 21,93
CP2 30,50 27,10 34,61 23,03
CP1 26,75 25,11 33,57 21,09
CP2 27,77 25,66 33,86 21,30
VERDE RECICLADO 30 28,40
VERMELHA RECICLADO 50 28,40
CINZA CONVENCIONAL
177,80 0 28,40
CINZA CONVENCIONAL
152,40 0 28,40
38,40
AMARELA RECICLADO 30 38,40
COR TIPO DE
CONCRETO
CORPO DE PROVA LILÁS CONVENCIONAL 0
ser justificado, em parte, pelo controle sobre a produção do resíduo do mesmo, diferente do agregado graúdo, o qual não se identifica, neste caso, a procedência.
Em adição a este fato, o concreto do qual foi obtido o resíduo apresentou resistência de 40 MPa e parte da pasta já endurecida faz parte do agregado utilizado no concreto reciclado.
Um controle mais efetivo sobre o agregado natural, resultaria em um resultado diferente para a resistência do concreto convencional, tanto quanto para o concreto de agregado reciclado, pois permite homogeneizar o agregado quanto à sua granulometria e quanto à sua umidade.
Em geral, o controle sobre o agregado natural não é tão efetivo quanto o agregado de concreto reciclado, que exige um cuidado maior em seu tratamento, em virtude do mesmo não ser homogêneo quanto à sua composição e, devido ao rastreamento de sua procedência.
Outro aspecto a ser discutido é a maior variação de valor obtido para a resistência característica do concreto convencional de valor teórico esperado de 40 MPa, que pode ser especulada por uma vibração inadequada do corpo de prova, provocando áreas de concentração, localizadas, de agregado no corpo de prova, agindo como uma fragilidade do mesmo.
Apesar da porosidade, os corpos de prova de concreto reciclado apresentaram resultados satisfatórios de resistência. É possível comparar o interior dos corpos de prova de concreto reciclado e concreto convencional, observando o caminho da fratura entre o agregado graúdo (Figura 59).
Figura 59 – Corpos de prova de concreto reciclado e concreto convencional. (a) Corpo de prova reciclado rompido; (b) Modo de falha do corpo de prova de concreto reciclado; (c) Modo de falha do corpo de prova de concreto convencional
(a) (b) (c)
Fonte: (a) e (b) Acervo fotográfico do Autor, 2018.
Os resultados obtidos a partir do rompimento dos corpos de prova de concreto orientam os valores a serem considerados na carga de plastificação do núcleo de concreto do estudo analítico, com uma pequena redução de 5% para as normas brasileiras em relação ao EN 1994-1-1:2004 (Tabela 29).
Uma vez que as propriedades geométricas de todos os protótipos foram medidas inicialmente, os valores estabelecidos para os cálculos da resistência das seções de aço e de concreto considerarão as medidas reais dos protótipos.
Tabela 29 – Correção da plastificação da seção de concreto, Npl, Rd concreto
Fonte: Elaborado pelo Autor, 2018.