Contribuição para a otimização de traços de concreto utilizados na produção de blocos estruturais

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FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA PROGRAMA DE POS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

Contribuição para a otimização de traços de concreto

utilizados na produção de blocos estruturais.

Eng.º Alexsandro dos Santos Felipe

Dissertação de Mestrado apresentada à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, da Universidade Estadual Paulista, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na área de Estruturas.

Orientador:

Prof. Dr. Jefferson Sidney Camacho. Co-orientadora:

Profa. Dra. Maria da Consolação F. de Albuquerque.

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FICHA CATALOGRÁFICA

Elaborada pela Seção Técnica de Aquisição e Tratamento da Informação Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação da UNESP - Ilha Solteira.

Felipe, Alexandro dos Santos.

F315c Contribuição para a otimização de traços de concreto utilizados na produção de blocos estruturais / Alexandro dos Santos Felipe. -- Ilha Solteira : [s.n.], 2010. 158 f. : il.

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira. Área de conhecimento: Estruturas, 2010

Orientador: Jefferson Sidney Camacho

Co-orientadora: Maria da Consolação F. de Albuquerque Bibliografia: p. 116-119

1. Alvenaria estrutural. 2. Concreto seco. 3. Otimização de traços de concreto. 4. Bloco estrutural de concreto. 5. Blocos de concreto.

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DEDICATÓRIA

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AGRADECIMENTOS

Ao meu orientador, Prof°. Dr°. Jefferson Sidney Camacho pela dedicação e contribuição oferecida ao longo do desenvolvimento da pesquisa. Agradeço também

a Profa_{. Dr}a_{. co-orientadora Maria da Consolação F. de Albuquerque pela valiosa}

contribuição em todas as etapas do estudo.

Ao Profº. Dr. Prudêncio, Profº_{. Dr. Alexandre, Prof}a_{. Dr. Juliana, Eng°. Msc. Denis,}

todos do grupo GTEC da UFSC pela parceria científica das etapas primordiais de confecção e adaptação dos ensaios.

As colaborações dos técnicos do LCEC - Laboratório CESP de Engenharia Civil, em especial, ao Joaquim, Gilmar, Euclides, todos do setor de agregados, como também, Sérgio, Pasqualim e Anderson, dos setores de dosagem e ensaios de resistência.

Aos técnicos do laboratório central de engenharia civil da UNESP, em especial, ao Ronaldo, Gilson e Mario, pela prontidão em atender à todos os ensaios.

Ao servente de serviços gerais, Ademir, por auxiliar em todos os descarregamentos de blocos vindos da empresa parceira, assim como, pela grande amizade.

Agradeço a CAPES (PROPG) pela bolsa de estudo fornecida.

Agradeço a todos os representantes da empresa COPEL™, em especial, ao proprietário Caio Júnior, pela disposição de serviços e doação de materiais para o desenvolvimento da pesquisa, assim como, aos seus funcionários, especialmente ao Edson e o Ademir, respectivo secretário e coordenador da produção.

Agradeço à minha namorada, Flora Pereira Gonçalves, pela paciência e companheirismo em todos os momentos.

Aos meus amigos Camilo Mizumoto e Marcos Rebuá pelas opiniões trocadas e dos momentos de confraternização.

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RESUMO

Diante do grande crescimento da alvenaria estrutural no país, muitas fábricas de blocos de concreto vieram por necessidade, buscar por otimizações do seu processo produtivo, visto que, projetos mais arrojados, acabam exigindo maiores controles de qualidade. A proposta deste estudo é melhorar a produção destes artefatos de concreto por meio de otimizações simples que reduzem o custo e garantem uma produção eficiente na fábrica. Estudar a fundo os vários parâmetros de formação de um traço de concreto seco, tais como coesão, textura, energias de adensamento e resistência à compressão axial, todos os fenômenos dependentes entre si, torna-se muito complexo se avaliado em um único trabalho. No entanto, propor um estudo que colete informações apresentadas por vários autores, facilita na otimização e criação de uma pesquisa que possa contribuir na dosagem para concretos secos, em especial, na fabricação de blocos estruturais. Neste estudo, adaptaram-se para laboratório alguns equipamentos de uso comum para confecção destes artefatos de concreto, possibilitando a correlação direta de corpos de prova cilíndricos com os blocos. Uma das adaptações é o estudo baseado na padronização da energia de compactação, proporcionada pelo equipamento para ensaios de mini-proctor, simulando assim, a máquina vibro-prensa. Outras correlações como coesão e resistência à compressão, também foram possíveis de obter no laboratório, reduzindo então, as interferências constantes no processo produtivo da fábrica, ocasião verificada em vários outros estudos. Diante do exposto, foi possível avaliar com boa segurança os resultados. O estudo foi desenvolvido em três etapas, sempre buscando a maior massa específica seca compactada da mistura de agregados, inicialmente na primeira etapa, foi utilizado somente dois agregados (areia fina e pedrisco), conforme era usual na fábrica, na segunda etapa, foi adicionado a areia grossa e o pó de pedra para correção da carência de resistência promovida pela alta quantidade de areia fina da etapa anterior, por fim, ainda na segunda e na terceira (última) etapa, foi usado a adição da cal hidratada em pequenas proporções de agregados para corrigir a falta de coesão verificada nos traços mais pobres. Ainda na última parte, fez a comparação direta dos corpos de prova cilíndricos com os blocos estruturais, quanto a resistência à compressão e energia de compactação. Neste estudo, foi proposto também a quantificação da

textura por meio do programa Image ToolTM_{. Dessa forma, espera-se com este}

trabalho, contribuir no aumento do acervo literário referente ao estudo dos traços de concreto para blocos estruturais, criando também, mais ferramentas de análise em estudos futuros.

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ABSTRACT

Given the substantial growth of structural masonry in Brazil, many concrete block companies have seen the need to optimize their production process, since more challenging projects require greater quality control. This study proposes to improve the production of concrete artifacts by means of simple optimizations that reduce costs and ensure the company’s efficient production. Studying in depth the various parameters of the formation of dry concrete trace, such as cohesion, texture, density energy and axial compressive strength, all the particularities interdependent on one another become very complex when assessed in a single study. However, proposing a study that collects the information submitted by various authors, expedites optimizing and creating a research study which may assist in improving the dosage for dried concrete, particularly in the manufacture of structural blocks. In this study, some commonly used manufacturing equipment, such as concrete artifacts, were laboratory-adapted, enabling a direct correlation of the cylindrical specimens with the blocks. One of the adjustments is the study based on the standardization of compaction energy, provided by the mini-proctor testing equipment, thus simulating the vibro press machine. Other correlations such as cohesion and compressive strength were also obtained in the laboratory, therefore reducing the constant interferences in the plant’s production process, observed in many other studies. In this manner, it was possible to reliably assess the results. The study was conducted in three stages, always seeking the highest compressed dry specific mass of the mixture of aggregates. In the first stage, only two aggregates were used (fine sand and pebbles), commonly used at the plant. The second stage included adding the coarse sand and stone powder to correct the lack of resistance promoted by the high amount of fine sand from the previous step. Lastly, still in the second and third (final) stage, hydrated lime in small proportions of aggregates was added to correct the lack of cohesion found in the poorest traces. Also in the last part, a direct comparison of the cylindrical specimens with the building blocks was performed for the compression resistance and compaction energy. This study also proposes the quantification of texture using the Image ToolTM Program. Thus, it is hoped this work contributes to increase the literature on the study of concrete traces of structural blocks, hence creating additional assessment tools for future studies.

Keywords: structural masonry, optimizations of concrete traces, blocks of concrete, productive process, concrete “dry”.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Resistência à compressão do concreto seco e plástico em função da relação a/c, fonte

OLIVEIRA (2004). ... 23

Figura 2 Baias para armazenamento de agregados, fonte: empresa COPELTM. ... 30

Figura 3 Braço mecânico retirando os blocos recém fabricados, ... 31

Figura 4 Braço mecânico armazenando os artefatos de concreto para serem levados à cura, fonte: empresa COPELTM ... 31

Figura 5 Posição dos blocos nas chapas que servem de base para vibro-compressão, fonte: empresa COPELTM ... 32

Figura 6 Granulometria da areia, pedrisco e mistura final encontrada. ... 36

Figura 7 Proporções de pedrisco e areia para determinação do volume de vazios, ... 40

Figura 8 Diagrama de dosagem IPT adaptado para peças estruturais de concreto. ... 45

Figura 9 Bloco de concreto produzido pela fábrica ... 54

Figura 10 Representação esquemática do método proposto no estudo. ... 57

Figura 11 Moldes cilíndricos utilizados na confecção para as curvas de compactação (A), e moldes para confecção dos corpos de prova utilizados para compressão axial (B). . 59

Figura 12 Equipamento para ensaio de mini-proctor – uso na compactaçãodo concreto. ... 60

Figura 13 Equipamento para ensaio de mini-proctor – calibração para determinar a altura do cp de concreto durante a compactação. ... 60

Figura 14 Compactação do concreto (A) e leitura (B) do deslocamento para determinar a altura do corpo de prova. ... 62

Figura 15 Prensa localizada no laboratório da CESP, utilizada para ensaio de compressão axial dos c.ps cilíndricos. ... 62

Figura 16 Representação esquemática dos ensaios desenvolvidos na primeira parte do estudo. ... 67

Figura 17 Representação esquemática dos ensaios desenvolvidos da segunda parte do estudo. ... 71

Figura 18 Curva de distribuição normal e de t de Student. ... 74

Figura 19 Representação dos limites do grau de confiança... 76

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Figura 21 Ilustração dos procedimentos necessários para quantificar a textura superficial dos

blocos de concreto. ... 79

Figura 22 Curva granulométrica da areia fina. ... 83

Figura 23 Curva granulométrica da areia grossa. ... 85

Figura 24 Curva granulométrica do pó de pedra. ... 86

Figura 25 Curva granulométrica do pedrisco. ... 88

Figura 26 Curvas de resistência à compressão dos traços confeccionados na primeira parte do estudo. ... 91

Figura 27 Representação gráfica das proporções de agregados na mistura total. ... 94

Figura 28 Curva de compactação γ x n° de golpes de todos os traços confeccionados na terceira parte do estudo. ... 96

Figura 29 Curvas de resistência à compressão no 1° traço, m = 13; 1 % de cal . ... 98

Figura 30 Resistência à compressão no 1° traço, m = 13; 1 % de cal em várias idades e energias de compactação. ... 99

Figura 31 Resistência à compressão no 4° traço, m = 9; 3 % de cal. ... 100

Figura 33 Resistência à compressão no 5° traço, m = 13; 3 % de cal . ... 101

Figura 35 Resistência à compressão no 6° traço, m = 6; 3 % de cal . ... 102

Figura 37 Prensa localizada no laboratório da CESP, utilizada para ensaio de compressão axial dos blocos de concreto. ... 103

Figura 38 Correlação de resistência à compressão dos blocos e corpos de prova cilíndricos com os respectivos tempos de compactação... 106

Figura 39 Chapas de madeira utilizadas como suporte dos blocos de concreto durante a vibro-compressão, fonte: COPELTM.. ... 108

Figura 40 Máquina vibro-prensa desmoldando artefatos de concreto, a forma sendo movimentada para cima, fonte: COPELTM. ... 109

Figura 41 Resultado do histograma produzido pelo programa UTHSCSA-Image Tool no 6° traço. ... 111

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Figura 43 Curva de compactação γ x NG do traço m = 12, M/G = 60/40. ... 129

Figura 44 Curva de compactação γ x a/ms do traço m = 12, M/G = 50/50. ... 129

Figura 54 Curva de compactação γ x a/ms; 1° traço. ... 141

Figura 57 Curva de compactação γ x NG; 2° traço. ... 143

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Influência das características dos agregados nas propriedades do concreto,

fonte: adaptada de (SBRIGUI NETO, 2000). ... 26

Tabela 2 Peneiras da série normal e intermediária com suas respectivas aberturas nominais, fonte ABNT NBR 7211:2009 ... 27

Tabela 3 Posição dos blocos na chapa de madeira e a respectiva resistência à compressão. ... 33

Tabela 4 Granulometria da areia média e pedrisco utilizado no exemplo... 35

Tabela 5 Granulometria da mistura final. ... 36

Tabela 6Proporção adequada de agregados para cada grupo de peneiras, em porcentagens retidas acumuladas. ... 37

Tabela 7Relação cimento/agregado para a produção de blocos de concreto na máquina MONTANA 975, segundo a resistência nominal de compressão. ... 38

Tabela 8Valores sugeridos para (knt.sd) na primeira fase de produção ... 42

Tabela 9Valores de Knt para emprego da equação. ... 42

Tabela 10 Recomendação de faixas de teores de agregados/cimento (m) a pesquisar na dosagem experimental. ... 43

Tabela 11 Condição e tipo de controle a ser avaliado para estimar o coeficiente de uma fábrica. ... 47

Tabela 12 Traços comumente utilizados na fábrica antes da primeira parte do estudo. ... 64

Tabela 13 Quantidades dos materiais constituintes do concreto em massa. ... 72

Tabela 14 Quantidade unitária dos materiais constituintes do concreto. ... 72

Tabela 15Ensaio de caracterização do cimento CP II E 40 RS LIZTM ... 80

Tabela 16Análise química e física da cal hidratada. ... 81

Tabela 17 Ensaio de peneiramento da areia fina, fonte: Laboratório da CESP. ... 82

Tabela 18 Valores característicos da areia fina, fonte: Laboratório da CESP. ... 83

Tabela 19 Ensaio de peneiramento da areia grossa, fonte: Laboratório da CESP. ... 84

Tabela 20 Valores característicos da areia grossa, fonte: Laboratório da CESP. ... 85

Tabela 21 Ensaio de peneiramento do pó de pedra, fonte: Laboratório da CESP. ... 86

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Tabela 23 Ensaio de peneiramento do pedrisco, fonte: Laboratório da CESP. ... 87

Tabela 24 Valores característicos do pedrisco, fonte: Laboratório da CESP. ... 88

Tabela 25 Determinação da maior massa específica compactada entre areia fina e pedrisco. . 89

Tabela 26 Determinação da maior massa específica compactada usando o pó de pedra e a areia fina (P.A.F). ... 92

Tabela 27 Determinação da maior massa específica compactada, usando o (P.A.F) e a areia grossa - (P.A.G). ... 93

Tabela 28 Determinação da maior massa específica compactada, usando o (P.A.G) e o pedrisco. ... 93

Tabela 29 Proporções de cada agregado em porcentagem da mistura total. ... 94

Tabela 30 Resistência à compressão para m = 14 e M / G = 55/45. ... 95

Tabela 31 Traços unitários, confeccionados na terceira parte do estudo. ... 96

Tabela 32 Traços confeccionados na fábrica para produção de blocos de concreto. ... 104

Tabela 33 Correlação de resistência à compressão dos blocos e dos corpos de prova cilíndricos. ... 105

Tabela 34 Traços de concreto na produção dos blocos com a respectiva eficiência de produção. ... 107

Tabela 35 Ensaio de caracterização do bloco de concreto. ... 110

Tabela 36 Quantificação das texturas superficiais dos blocos de concreto. ... 111

Tabela 37 Traços confeccionados na primeira etapa do estudo. ... 120

Tabela 38 Ensaio de compactação para m = 12 e M/G = 60/40 (a/ms = 0,044 à 0,074) . ... 121

Tabela 39 Ensaio de compactação para m = 12 e M/G = 60/40 (a/ms = 0,084); M/G = 50/50; (a/ms = 0,044 à 0,064) . ... 122

Tabela 40 Ensaio de compactação para m = 12 e M/G = 50/50 (a/ms = 0,074 à 0,084); M/G = 40/60 (a/ms = 0,044 à 0,054) . ... 123

Tabela 41 Ensaio de compactação para m = 12 e M/G = 40/60 (a/ms = 0,064 à 0,084); ... 124

Tabela 42 Ensaio de compactação para m = 9 e M/G = 40/60 (a/ms = 0,054 à 0,084). ... 125

Tabela 43 Ensaio de compactação para m = 9 e M/G = 60/40 (a/ms = 0,044 à 0,074). ... 126

Tabela 44 Ensaio de compactação para m = 9 e M/G = 60/40 (a/ms = 0,084); M/G = 50/50 ( a/ms = 0,044 à 0,064). ... 127

Tabela 45 Ensaio de compactação para m = 9 e M/G = 50/50 ( a/ms = 0,074 à 0,084). ... 128

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Tabela 52 Ensaio de compactação; 6° traço (a/ms = 0,0765 e 0,08); 5° traço (a/ms = 0,07). 137 Tabela 53 Ensaio de compactação; 5° traço (a/ms = 0,08 e 0,09); 4° traço (a/ms = 0,07 e 0,08). ... 138

Tabela 54 Ensaio de compactação; 4° traço (a/ms = 0,09); 3° traço (a/ms = 0,072; 0,08 e 0,085). ... 139

Tabela 55 Ensaio de compactação; 1° traço (a/ms = 0,075 e 0,083 e 0,087); 2° traço (a/ms = 0,072). ... 140

Tabela 56 Ensaio de compactação; 2° traço (a/ms = 0,08 e 0,085). ... 141

Tabela 57 Resistência à compressão, 1° traço, m = 13 com 1% de cal. ... 147

Tabela 58 Resistência à compressão, 2° traço, m = 13, sem cal. ... 148

Tabela 60 Resistência à compressão, 4° traço, m = 9, 3% de cal. ... 149

Tabela 62 Resistência à compressão para 6° traço, m = 6; 3% de cal. ... 151

Tabela 63. Resistência à compressão, 7° traço; m = 17, sem cal. ... 151

Tabela 64 Resistência à compressão, 1° traço, m = 13 com 1% de cal. ... 152

Tabela 66. Resistência à compressão, 3° traço, m = 9, sem cal. ... 153

Tabela 69 Resistência à compressão para 6° traço, m = 6; 3% de cal. ... 156

Tabela 70 Resistência à compressão, 7° traço; m = 17, sem cal. ... 157

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LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS

a/ms = água/ materiais secos.

a/c = água/ materiais secos.

c.p. = corpo de prova.

m/g = relação de agregados miúdos e graúdos.

Fbk = Resistência característica do bloco (MPa).

j bk

F , _{= Resistência característica do bloco na idade de interesse (MPa).}

Fbm = Resistência de cálculo do bloco (MPa).

t.vb = tempo de vibro-compressão oferecido ao bloco de concreto por meio da máquina vibro-prensa (s).

γ = massa específica do concreto “seco” (kg/dm³).

NG = número de golpes aplicados pelo equipamento de ensaios mini-proctor ao corpo de prova cilíndrico de concreto.

M.F = módulo de finura.

Hót.. = umidade ótima.

CV = coeficiente de variação.

SD = desvio padrão.

ABNT = Associação Brasileira de Normas Técnicas.

NBR = Norma Brasileira.

IPT = Instituto de Pesquisas Tecnológicas do estado de São Paulo.

GTEC = Grupo de Tecnologia do Concreto – Florianópolis-SC.

UFSC = Universidade Federal de Santa Catarina.

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ... 16

2 OBJETIVOS E JUSTIFICATIVAS ... 21

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 22

3.1 Particularidades do concreto seco utilizado na fabricação de blocos estruturais ... 22

3.2 Materiais que compõe o concreto ... 23

3.2.1 Agregados ... 24

3.2.1.1 Influência dos agregados no concreto ... 25

3.2.1.2 Composição granulométrica ... 26

3.2.2 Aglomerantes ... 28

3.2.2.1 Cimento ... 28

3.2.2.2 Cal hidratada ... 28

3.2.3 Aditivo ... 28

3.3 Parâmetros de produção que podem influenciar na resistência do concreto ... 29

3.3.1 Variação da massa do bloco em relação à posição em que ocupa na chapa de compressão ... 32

3.3.2 Variações de resistência à compressão dos blocos de concreto quanto ao controle de prensagem na fábrica ... 33

3.4 Metodologias de dosagens ... 33

3.4.1 Considerações iniciais ... 33

3.4.2 Método de dosagem adotado pela BESSER COMPANY e adaptado por Medeiros .... 34

3.4.3 Método ABCP-baseado no menor volume de vazios da mistura ... 39

3.4.4 Método IPT/EPUSP adaptado para concretos secos ... 41

3.4.5 Método de dosagem proposto por FRASSON ... 45

3.4.5.1 Proporção entre os agregados ... 46

3.4.5.2 Moldagem dos corpos de prova empregando-se traços com diferentes consumos de cimento ... 46

3.4.5.3 Cura dos corpos de prova ... 46

3.4.5.4 Estimativa da resistência média dos blocos ... 47

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3.5 Comentário sobre os métodos ... 49

3.5.1 Método de dosagem adotado pela BESSER COMPANY e adaptado por Medeiros ... 49

3.5.2. Método ABCP - baseado no menor volume de vazios da mistura ... 50

3.5.3 Método IPT/EPUSP adaptado para concretos secos ... 50

3.5.4 Método de dosagem proposto por Frasson ... 51

4 MATERIAIS E MÉTODOS ... 53

4.1. Metodologia ... 53

4.1.2 Confecção dos corpos de prova para estudo da energia de compactação e resistência à compressão ... 58

4.2 Primeira parte (laboratório – proporção ideal da mistura de dois tipos de agregados) ... 63

4.2.1 Traços comumente utilizados na fábrica ... 63

4.2.2 Determinação da maior massa unitária da mistura de agregados compactados e secos . 64 4.2.3 Confecção dos corpos de prova cilíndricos para ensaio de compressão axial e confecção da curva de compactação ... 66

4.2.4 Escolha da melhor mistura de agregados para obtenção de economia e resistência no concreto ... 67

4.3 Segunda parte (Laboratório – otimização da primeira etapa e adição da cal hidratada na mistura de agregados) ... 68

4.3.1 Determinação da maior massa unitária da mistura de agregados compactados e secos . 68 4.3.2 Premissas para adição da cal hidratada no concreto seco ... 69

4.3.3 Confecção dos corpos de prova para estudo da produtividade e resistência à compressão ... 70

4.4 Terceira parte (correlação dos ensaios de laboratório com os da fábrica)... 71

4.4.1 Ensaio utilizado para determinação do volume do bloco de concreto ... 73

4.4.2 Teste estatístico ... 74

4.4.3 Quantificação da textura superficial do bloco de concreto ... 76

4.5 Materiais Empregados ... 79

4.5.1 Cimento ... 79

4.5.2 Cal Hidratada ... 80

4.5.3 Caracterização dos agregados ... 82

4.5.3.1 Caracterização da areia fina ... 82

4.5.3.2 Caracterização areia grossa ... 84

4.5.3.3 Caracterização do pó de pedra ... 86

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5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 89

5.1 Primeira parte (laboratório – proporção ideal da mistura de dois tipos de agregados) ... 89

5.1.1 Proporção ideal entre os agregados ... 89

5.1.2 Ensaio de compressão axial dos corpos de prova cilíndricos ... 90

5.2 Segunda parte (laboratório – otimização da primeira etapa e adição da cal hidratada na mistura de agregados) ... 92

5.2.1 Proporção ideal entre os agregados ... 92

5.2.2 Ensaio de compressão axial dos corpos de prova cilíndricos ... 95

5.3 Terceira parte (correlação dos ensaios de laboratório com os da fábrica)... 95

5.3.1 Correlações de resistência e energia de compactação dos blocos de concreto e corpos de prova cilíndricos ... 96

5.4 Ensaio de compressão nos blocos de concreto ... 103

5.5 Correlação da resistência à compressão dos corpos de prova cilíndricos com os blocos 105 5.6 Eficiência dos traços propostos na produção da fábrica ... 106

5.7 Ensaio de absorção ... 109

5.8 Quantificação das texturas superficiais dos blocos de concreto ... 111

6 CONCLUSÕES FINAIS ... 113

REFERÊNCIAS ... 116

APÊNDICE 1 - Primeira Parte ... 120

A.1 Curvas de compactação: Tabelas e Gráficos – Primeira Parte ... 120

A.2 Ensaio de resistência a compressão axial: Tabelas ... 134

APÊNDICE 2- Terceira Parte ... 137

A.1 Curvas de compactação: Tabelas e Gráficos ... 137

A.2 Resistência à compressão dos corpos de prova cilíndricos: Tabelas ... 147

A.3 Testes estatísticos ... 152

A.3.1 Ensaio de compressão nos corpos de prova cilíndricos ... 152

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1 INTRODUÇÃO

Durante muitos séculos a alvenaria estrutural foi o principal sistema construtivo, visto que proporcionava uma construção relativamente fácil de execução, porém, limitada em bases técnicas de projeto estrutural e fabricação dos componentes da estrutura, muito se fazia de forma empírica ou por técnicas passadas de geração por geração, não havendo o comprometimento de uma formação sólida no assunto.

A conclusão de uma obra se estendia por muito tempo, uma vez que, todo o trabalho era executado a mão ou por processo limitado de industrialização (até meados do século passado), onde os recursos eram extraídos diretamente da natureza, passando por um processo simples de manufatura, tendo-se então o dispêndio de um grande número de trabalhadores.

Entretanto, foram nesses períodos mais remotos da humanidade onde alguns dos maiores e mais representativos símbolos culturais, religiosos e étnicos foram erguidos, como exemplo cronológico, tem-se as pirâmides do Egito (2700 a.c), a muralha da China (220 a.c), o Coliseu de Roma (82 d.c) e a catedral de Notre-Dame de Paris (1163 d.c), entre outros. Após esse período que foi até meados do século passado, o sistema construtivo foi denominado como alvenaria estrutural “antiga”.

Passado a época citada, a alvenaria estrutural entra numa nova fase, denominada “moderna”, cujo conceito pode ser entendido como: o sistema construtivo cujo principal estrutura de suporte de um edifício são as próprias paredes, dimensionadas por meio de cálculos racionais.

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No Brasil surgem grandes fábricas produtoras de blocos de concreto na década de 60; já na década de 70, nasce o Central Park da Lapa com quatro edifícios de 12 andares cada, neste mesmo período, surge também o edifício Muriti, localizado em São José dos Campos, com 16 andares. Nesta época fica evidente a importância desse sistema construtivo para conjuntos habitacionais.

Na atualidade, a alvenaria estrutural abrange todas as classes sociais, desde a mais baixa, com grandes conjuntos habitacionais para suprir o grande déficit de moradia no país, até grandes prédios e casas com projetos estruturais arrojados e de arquitetura moderna, satisfazendo exigências das classes média e alta.

Diante da crescente demanda pela alvenaria estrutural nos últimos anos, obras de grande volume ou de projeto estrutural mais complexo e arrojado só foram colocados em prática devido à industrialização dos materiais constituintes de uma obra, como exemplo, o bloco de concreto.

O bloco de concreto é produzido com agregados inertes e cimento Portland, adicionando-se ou não aditivos, moldados em máquinas vibro-prensa, na qual este último é um dos principais itens do processo de industrialização.

Muitas vantagens aconteceram nestes artefatos de concretos com a industrialização, entre elas:

- desforma rápida;

- regularidade das dimensões geométricas;

- melhor aspecto visual por meio da textura;

- produção de traços que atendem com regularidade as especificações de resistência e aparência exigidas em projeto;

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- redução do tempo de cura devido à possibilidade de uso da cura a vapor;

- transporte eficiente e sem perdas, devido à paletização mecanizada;

- aumento de resistência;

- redução da absorção de água;

- diversificação de formas, possibilitando sincronia entre projeto arquitetônico, estrutural, hidráulico e elétrico;

- controle de qualidade in loco nas fábricas ou assessorados por laboratórios de estudo e pesquisa.

Todas as vantagens verificadas devem-se em grande parte a maquinários eficientes e profissionais treinados para operá-las. No presente trabalho, todo estudo foi

realizado em parceria com a empresa COPELTM, fabricante dos blocos estruturais,

localizada na cidade de Araçatuba-SP a 170 km de Ilha Solteira-SP.

A ABNT NBR 6136:2007 especifica que a faixa de resistência característica a compressão dos blocos de concreto estrutural podem variar entre 3 a 16 MPa aos 28 dias de idade. Todavia, são poucas as fábricas que alcançam as maiores resistências (entre 12 e 16 MPa), pois diversas variáveis envolvidas são dependentes entre si, trazendo maior complexidade no estudo. Alguns dos fatores que contribuem na dosagem e fabricação dos blocos são:

- armazenamento dos agregados;

- controle de umidade dos agregados, pelo uso de sensores ou pelo método da frigideira;

- qualidade dos agregados e garantia do fornecedor dispor de materiais que não apresentem muita variabilidade granulométrica a cada pedido;

- profissionais treinados com divisão de tarefas;

- regulagem da máquina vibra-prensa;

(21)

- dosagem racional dos traços para cada finalidade, seja para fins de textura, economia ou resistência à compressão;

- execução de controle de qualidade in loco ou por laboratórios de estudo e pesquisa;

Todavia, somente um pequeno número de fábricas utilizam metodologias de dosagem baseadas em estudos técnicos, seja por exclusividade das pesquisas desenvolvidas na própria empresa, onde muitas das vezes não são compartilhadas por constituírem segredo industrial, ou até mesmo por não buscar assessoramento de centros de estudo no assunto.

Diante da necessidade de obter maior qualidade dos blocos de concreto, pesquisas de cunho científico foram desenvolvidas para auxiliar cada vez mais na produção destes objetos. Entretanto, os estudos específicos para traços usados na produção de blocos estruturais ainda são bem escassos.

Das obras científicas colocadas em revisão neste trabalho, todas tiveram uma relevante contribuição. Diante de várias metodologias e de peculiaridades próprias, cada método de dosagem de concreto citado, trás importantes informações para o desenvolvimento deste estudo, cuja finalidade é agrupar informações que sirvam de orientação e desenvolvimento da pesquisa.

Na presente obra, fatores como produção, resistência e economia na produção dos artefatos de concreto foram os principais focos abordados. Alguns materiais pouco utilizados até então foram adicionados, tais como, da adição de pequenas proporções da cal hidratada na mistura de agregados.

(22)

cm, cuja finalidade foi servir de comparativo ao estudo quando se fosse realizado diretamente nos blocos, reduzindo assim, as intervenções constantes no processo produtivo da fábrica, evitando desgastes excessivos nos equipamentos produtores dos artefatos de concreto.

Nesta comparação de corpos de prova com diferentes geometrias, cilíndrica (c.p.) e paralelipipédica (bloco), foi estabelecido relações de resistência e energia de compactação, onde se buscou a equivalência do estudo na fábrica com a de laboratório (Núcleo de Ensino e Pesquisa da Alvenaria Estrutural - NEPAE). Em se tratando de energia de compactação, no laboratório foi utilizado o equipamento para ensaios de mini-proctor, comumente usado em laboratórios de solos. Na fábrica, o equipamento utilizado para a vibro-compressão é da marca TEPREX™, modelo TP5H3Z.

Baseado no fato de que blocos estruturais com maiores massas específicas são mais resistentes do que aqueles que apresentam massas menores, fez-se realizar um estudo fundamentado na máxima massa específica seca compactada das misturas de agregados.

Para evitar maiores descontinuidades granulométricas na mistura, fez da utilização de quatro agregados diferentes: pó de pedra, areia fina, areia grosa e pedrisco.

(23)

2 OBJETIVOS E JUSTIFICATIVAS

Este estudo objetiva propor uma metodologia para a otimização da dosagem de traços empregados na produção de blocos de concreto estrutural, desenvolvendo procedimentos em laboratórios que visam minimizar a interrupção do processo de produção em fábrica. Também foram estudados a influência da inserção de outros agregados e aglomerantes diferentes do usualmente empregados na fábrica, tais como pó de pedra e cal hidratada.

Para tal, foi feito um levantamento dos materiais empregados na fábrica e sua caracterização, levantada a correlação entre energia de compactação da vibroprensa usada e do sistema de ensaios desenvolvido no laboratório e proposto um procedimento para a caracterização da qualidade superficial do bloco produzido.

(24)

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 Particularidades do concreto seco utilizado na fabricação de blocos estruturais

O concreto é o material resultante da mistura de agregados, aglomerantes, água e dependendo da utilidade, do uso de aditivos e adições minerais. Após a confecção, este deve apresentar plasticidade e coesão suficiente para operações de manuseio, seja ela manual ou por máquinas produtoras de pré-fabricados, adquirindo resistência no decorrer do tempo em função da reação química do cimento com a água (hidratação), oferecendo forte ligação com os agregados.

Segundo Marchand et al. (1996), devida à necessidade de desforma rápida, este concreto apresenta consistência superior aos concretos usuais (plásticos) devido à menor quantidade de água utilizada. Esta descrição o denomina como sendo o concreto com zero de abatimento de tronco de cone, ou seja, sem trabalhabilidade, ou também, concreto de consistência de terra úmida.

Pare esse concreto, existe a necessidade do emprego de equipamentos especiais de adensamento, como exemplo, os equipamentos produtores de blocos, responsáveis por dois efeitos simultâneos: vibração e compressão (JUVAS, 1993).

Dafico (1997) explica que o parâmetro mais importante numa dosagem de concreto plástico é a relação água/cimento (a/c). É também esta relação que justifica em maior parte a resistência dos concretos convencionais. Pode-se dizer que para uma mesma trabalhabilidade, quanto menor a relação a/c mais resistente é o concreto plástico, para isso, adições minerais e uso de aditivos são comumente empregados.

(25)

de água na mistura proporciona a redução do esboroamento, assim como, aumento de coesão, aumento da massa específica e consequentemente, da resistência. Todavia, esta água não deve ser empregada a ponto de causar aderência às formas e dificuldades de alimentação na máquina vibra-prensa (TANGO, 1994).

Figura 1 Resistência à compressão do concreto seco e plástico em função da relação a/c, fonte OLIVEIRA (2004).

Entretanto, maiores quantidades de água, dentro da possibilidade de fabricação dos blocos de concreto, não significa maiores resistências, geralmente a umidade ótima responsável pela maior resistência se situa um pouco antes do limite operacional de uma máquina vibra-prensa. Para concretos com e sem uso de aditivos, este ponto situa-se respectivamente por volta de 6% e 7%.

3.2 Materiais que compõe o concreto

A argamassa que é constituída da pasta de cimento com areia são elementos constituintes do concreto, modificadas apenas pela mistura em conjunto com outros materiais:

(26)

- argamassa: é a pasta de cimento com adição de agregado miúdo. O concreto é a argamassa com adição de agregado graúdo.

3.2.1 Agregados

Segundo ABNT NBR 7211:2009, os agregados são divididos de acordo com o tamanho dos grãos, definidos em agregado graúdo e miúdo, onde a fronteira destas duas partes é a peneira de malha 4,75 mm. A definição destes agregados pode ser entendida como:

Agregado miúdo: todos os grãos que passam pela peneira de malha 4,75 mm e ficam retidos na malha 0,15 mm no ensaio de peneiramento.

Agregado graúdo: todos os grãos que passam na peneira de malha 75 mm e ficam retidos na malha 4,75 mm no ensaio de peneiramento.

Segundo Weidmann (2008), quanto à origem, os agregados podem ser classificados da seguinte forma:

- areia natural: agregado miúdo, extraídos em leitos de rios, de cava ou depósitos eólicos, não sofrendo qualquer tipo de manufatura dos grãos;

- pó de pedra: obtido por meio da britagem de rochas, admitindo uma pequena fração retida na malha 4,75 mm. Quando peneirada em malhas específicas tem-se a areia artificial;

(27)

3.2.1.1 Influência dos agregados no concreto

É muito importante saber da natureza dos agregados, uma vez que, em alguns casos, podem apresentar alterações de volume devido à variação de umidade, como também, reações com os álcalis presentes no cimento (HELENE e TERZIAN, 1993).

Reddy e Gupta (2008) estudaram a influência da adição de três diferentes classes

de areia nas características da argamassa e da alvenaria com blocos de

solo-cimento. Dentre algumas conclusões pode-se citar que: a argamassa com areia fina

requer 25 a 30 % mais água, a argamassa com areia mais fina diminui a resistência

à compressão e aumenta a retração.

(28)

Tabela 1Influência das características dos agregados nas propriedades do concreto, fonte: adaptada de (SBRIGUI NETO, 2000).

Características do agregado Propriedades do agregado

Resistência mecânica e sanidade textura superficial

limpeza forma dos grãos dimensão máxima

Resistência mecânica

Módulo de elasticidade Forma dos grãos Textura superficial Dimensão Máxima

Retração

Granulometria Coeficiente de Poison módulo de elasticidade

Módulo de elasticidade

Textura superficial Forma dos Grãos

Granulometria Dimensão máxima

Disponibilidade

Economia

3.2.1.2 Composição granulométrica

Weidmann (2008) descreve que a composição granulométrica é a distribuição do tamanho de partículas de determinado agregado, expressa em porcentagens acumuladas das frações retidas ou passantes de uma série de peneiras, cuja abertura da malha é colocada em ordem decrescente de cima para baixo no momento do peneiramento. O ensaio de peneiramento é realizado conforme prescrições da ABNT NBR NM 248:2003.

(29)

Tabela 2 Peneiras da série normal e intermediária com suas respectivas aberturas nominais, fonte ABNT NBR 7211:2009

Série Normal Série Intermediária

75 mm -

- 63 mm

- 50 mm

37,5 mm -

- 31,5 m

- 25 mm

19 mm -

- 12,5 mm

9,5 mm -

- 6,3 mm

4,75 mm -

2,36 mm -

1,18 mm -

600 µm -

300 µm -

150 µm -

Na classificação granulométrica, deve-se determinar também o módulo de finura e a dimensão máxima característica dos agregados. O módulo de finura é obtido por meio da massa dos agregados, onde soma-se as porcentagens retidas e acumuladas nas peneiras de série normal, divididas por 100.

(30)

3.2.2 Aglomerantes

3.2.2.1 Cimento

Conforme o Boletim Técnico – BT 106, da Associação Brasileira de Cimento Portalnd (2002), a propriedade ligante e aglomerante do cimento Portland, assim denominado devido a uma convenção mundial, é caracterizada pela sua granulometria muito fina, assim como, pela capacidade de endurecer quando em contato com água, resultando em um material que não se decompõe mais, mesmo sobre novas adições do líquido.

3.2.2.2 Cal hidratada

A cal hidratada, segundo a ABNT NBR 7175:2003 é um pó seco obtido do processo de hidratação da cal virgem constituída essencialmente de hidróxido de cálcio e/ou magnésio. Existem ainda outros compostos presentes na cal, todavia, de menor importância.

3.2.3 Aditivo

O aditivo empregado no estudo é baseado em uma solução de ácidos e sais orgânicos, a propriedade do produto é atuar como um redutor de água com

propriedades desmoldantes. A marca do produto é RHEOTECTM_{e é utilizado}

(31)

3.3 Parâmetros de produção que podem influenciar na resistência do concreto

A resistência à compressão da alvenaria é de crucial importância para avaliação do projeto e da segurança, já que a estrutura de alvenaria é principalmente solicitada à

compressão (MOHAMAD, 2007).

As propriedades do material e as características de ruptura de um bloco com furos

são diferentes, para o mesmo material, daquelas de um bloco sólido (WU C., 2008).

Neste estudo será focado o uso dos blocos estruturais com furos.

A relativa facilidade de ensaios em laboratório para medir a resistência à compressão tem contribuído como uma qualidade universal do material (MOREL, 2007). O NEPAE - Núcleo de Ensino e Pesquisa da Alvenaria Estrutural, representado pelo professor Jefferson Sidney Camacho e outros pesquisadores, juntamente em parceria com várias fábricas produtoras de blocos de concreto, verificou ao longo de vários testes e controles de qualidade, alguns parâmetros de produção que influenciam diretamente na resistência do bloco de concreto. Alguns dos parâmetros mais significativos são: umidade, cura, paletização e variação de massa dos blocos.

(32)

Figura 2 Baias para armazenamento de agregados, fonte: empresa COPELTM.

(33)

Figura 3 Braço mecânico retirando os blocos recém fabricados, fonte: empresa COPELTM

(34)

3.3.1 Variação da massa do bloco em relação à posição em que ocupa na chapa de compressão

Diante de abastecimentos e compactação heterogênea que podem ser promovidos pela máquina vibro-prensa, alguns blocos podem apresentar massas diferentes quando alimentados pelo concreto ao longo das formas apoiadas em chapas, geralmente de madeira.

Segundo dados técnicos desenvolvidos pelo engenheiro Rodrigo Andolfato,

colaborador da própria empresa COPELTM, parceira neste estudo, a variação na

resistência à compressão destes blocos pode chegar à aproximadamente 19%, as dimensões dos blocos utilizados foram 14 x 19 x 39 cm. Graficamente por meio da figura pode-se verificar esta variação de resistência nas posições dos blocos na chapa.

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00

direita dir. centro centro esq. centro esquerda

posição do bloco na chapa

ten

são

m

áxi

m

a (

M

P

a)

Figura 5 Posição dos blocos nas chapas que servem de base para vibro-compressão, fonte: empresa COPELTM

(35)

Tabela 3Posição dos blocos na chapa de madeira e a respectiva resistência à compressão.

Posição Média _(MPa) _(MPa)fbk _(MPa)SD

direita 6,28 4,93 0,82

direita

centro 4,66 3,86 0,54

centro 4,85 4,01 0,52

esquerda

centro 5,40 4,60 0,35

esquerda 7,05 5,95 0,53

Lote 5,65 4,03 1,06

CV 18,76%

3.3.2 Variações de resistência à compressão dos blocos de concreto quanto ao controle de prensagem na fábrica

Silva (2007) descreve que frequentemente encontra-se uma grande variação entre as resistências nominais dos blocos de concreto em relação aos valores reais de compressão, podendo alcançar diferenças acima de 180%. Esta variação excessiva muitas vezes é resultado de equipamentos de compressão cuja operação é manual e sem controle do tempo de prensagem. Nestas ocasiões, a empresa produtora dos blocos passa a operar com custos maiores de dosagem para garantir a resistência nominal de projeto.

Além da prensagem, muitos outros fatores também podem influenciar na variação de resistência dos blocos, um dos mais significativos é a própria dosagem do concreto.

3.4 Metodologias de dosagens

3.4.1 Considerações iniciais

(36)

As Informações introduzidas por todos esses métodos são de grande importância para a produção dos blocos de concreto. Contudo, existem muitas variáveis que estão envolvidas no processo produtivo e não são tratadas por completo em uma única metodologia de dosagem. Dessa forma, o estudo procurou coletar parâmetros peculiares de cada método de dosagem para desenvolver uma otimização de traços usuais na produção de blocos estruturais. Contudo, o presente trabalho não se classifica como completo. Acredita-se que é mais um estudo a contribuir para aumentar o pequeno acervo literário presente no Brasil. Logo a seguir, segue os mais representativos métodos de dosagem para blocos de concreto.

3.4.2 Método de dosagem adotado pela BESSER COMPANY e

adaptado

por Medeiros

A empresa norte americana Besser Company™, fabricante de máquinas vibra-prensas, juntamente com Pfeiffenberger (1985), pesquisador diretamente envolvido com a instituição, desenvolveu um manual de dosagem de concreto de uso comum em vários países.

Com as experiências e conhecimentos dos processos produtivos no Brasil, Medeiros (1993) foi quem adaptou o método para as reais condições dos fabricantes nacionais.

Baseado no módulo de finura das misturas (M.F.), o método foi muito utilizado pela empresa ENCOL, na parceria com a EPUSP. Estes, em conjunto, produziram o Manual dos Processos Construtivos POLI-ENCOL: Blocos e Pré-Moldados (1991).

(37)

Frequentemente ocorrem casos em que a falta de finos deve ser corrigida. O autor sugere para que a proporção final da mistura 40/60 (pedrisco/areia) seja garantida, o módulo de finura deve ficar em torno de 3,60 a 3,75, para isto, deve-se estabelecer as seguintes faixas de (M.F.):

- módulo de finura da areia média: de 3,00 a 3,50;

- módulo de finura do pedrisco: de 5,00 a 5,75.

Dessa forma, a areia fina têm a sua participação (adição) nas ocasiões em que o módulo de finura da mistura não alcança a faixa citada. Segue abaixo um exemplo de proporção dos agregados para o método, cujo módulo de finura do pedrisco e da é igual à 5,42 e 3,70, respectivamente, este exemplo foi retirado do Manual Besser.

C A

B A X

− − ×

=100 (1) e Y =100−X (2)

Onde:

X = porcentagem de agregado fino desejado;

Y = porcentagem de agregado grosso;

A = M.F. do agregado grosso;

B = M.F. que se busca do agregado combinado;

C = M.F. do agregado fino.

Tabela 4 Granulometria da areia média e pedrisco utilizado no exemplo. Fonte: MEDEIROS (1993)

Peneira mm

Porcentagens Areia Porcentagens Pedrisco

retida acumulada retida acumulada

4,8 0 0 63 63

2,4 10 10 30 93

1,2 19 29 2 95

0,6 21 50 1 96

0,3 33 83 1 97

0,15 12 95 1 98

Fundo 5 100 2 100

Total 100 - 100 -

(38)

) 67 , 2 42 , 5 ( ) 70 , 3 42 , 5 ( 100 − − × =

X X =62,5%

5 , 62

100−

=

Y Y =37,5%

M.F.(mistura) = 62,5 x 2,67 + 37,5 x 5,42 = 3,70

Tabela 5 Granulometria da mistura final. MEDEIROS (1993)

Peneira mm

Porcentagens

retida retida acumulada

4,8 0,625x0 + 0,375x63 23,6 23,6

2,4 0,625x10 + 0,375x30 17,5 41,1

1,2 0,625x19 + 0,375x2 12,6 53,8

0,6 0,625x21 + 0,375x1 13,5 67,3

0,3 0,625x33 + 0,375x1 21 88,3

0,15 0,625x12 + 0,375x1 7,9 96,1

Fundo 0,625x5 + 0,375x2 3,9 100

Total 100 - -

M.F. = 3,70

Percentagens retidas acumuladas

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 2 4 6 8 10 Peneiras (mm) % ret id as acu m ul ad as mistura final areia média pedrisco

Figura 6 Granulometria da areia, pedrisco e mistura final encontrada. Fonte: MEDEIROS (1993).

(39)

com a ABNT NBR 12118:2007. A granulometria adequada para os blocos de concreto, é sugerida pelo autor conforme verificado na tabela 6.

Tabela 6Proporção adequada de agregados para cada grupo de peneiras, em porcentagens retidas acumuladas. Fonte: MEDEIROS (1993)

Retido das peneiras

mm Grupo Material

Percentagem do material

4,8

1 Grosso 40

2,4 1,2

2 Médio 45

0,6 0,3

0,15 3 Fino 15

A particularidade do uso de máquinas vibra-prensa por cada fábrica, deve ser ajustada para todas as etapas de tempos de produção:

a) Ajustes no equipamento (tempo de produção adotados na máquina vibro-prensa).

- tempo de alimentação = 4s; - tempo de pré-vibração = 5s; - tempo de desforma = 4s; - tempo de ciclo = 22 a 24s;

- tempo de vibro-compressão = 1,5 a 2,5s;

Essas informações estão no manual POLI-ENCOL de 1991, realizado em uma fábrica da cidade de Goiânia-GO, sob a utilização da máquina vibro-prensa MONTANA MBX 975. Todavia, outros parâmetros também devem ser notados da mesma relevância, por exemplo, a umidade.

b) Umidade

(40)

especificados pela fábrica quanto a sua origem e propriedades, o estudo da umidade torna-se bastante eficaz.

De 6 a 7,5%, é a faixa recomendada de umidade por esse método, variando nas características dos agregados e aglomerantes, igualmente do uso de aditivos. A

umidade ótima (Hót.) sem utilização de aditivos, situou-se em torno de 7%, valor no

qual se obteve por experiência de produção em fábrica. Nas misturas com aditivos,

fez-se o uso de sabão industrial (Supersol da GessyTM), onde 6% era porcentagem

da Hót da mistura.

As recomendações referentes à umidade, são muito importantes para avaliar a coesão, textura e resistência dos concretos secos. Análogo à relevância de resistência das misturas para concreto, a relação cimento/agregado merece especial acompanhamento.

c) Relação cimento/agregado

De posse das resistências nominais de compressão dos blocos, o manual recomenda faixas de relação cimento/agregado utilizados no maquinário, de tal forma que, o coeficiente de variação fique na ordem de 15%. Segue abaixo os valores recomendados.

Tabela 7Relação cimento/agregado para a produção de blocos de concreto na máquina MONTANA 975, segundo a resistência nominal de compressão.

Fonte: (MEDEIROS, 1993)

Resistência à compressão

(MPa) 4,5 6 8 9

Relação Cimento/agregado

em massa

01:09 01:08 01:07 01:06

a a a a

(41)

Recomenda-se a avaliação da textura após a confecção dos blocos, como também, o controle dos tempos de ciclo da máquina vibro-prensa.

3.4.3 Método ABCP-baseado no menor volume de vazios da mistura

Desenvolvido por Ferreira (1995), publicado em forma de boletim técnico na ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland, sob o título: Produção de Blocos de Concreto para Alvenaria Estrutural – Prática recomendada. O método tem como objetivo, determinar o proporcionamento entre areia e pedrisco, de tal forma que, resulte na maior compacidade possível da mistura, resultando então, na maior resistência dos artefatos de concreto. Os procedimentos podem ser vistos a seguir:

a) secar os agregados utilizados via estufa, por 24h ± 4h, depois deixar esfriar por completo.

b) O método consiste na comparação da massa seca unitária máxima, fornecida pela medida de diferentes misturas de agregados, que cabem em um recipiente de volume conhecido (40x40 cm de abertura). O processo segue pelo adensamento sob uma haste de aço, retirada do quadro, arrasamento e em seguida pesagem. A mistura que tiver maior massa será a ideal.

c) Nos casos de uso de mais de dois agregados, realiza-se o processo do item anterior com os agregados mais grossos, seguidos depois com a adição do agregado mais fino.

(42)

A recomendação é para que as misturas sejam utilizadas em proporções diferentes em massa de agregados (20%, 40%, 60% e 80% da areia). O gráfico abaixo indica os volumes de vazios das misturas.

Volume de vazios x Teror de areia (% )

29 31 33 35 37 39 41 43

0 20 40 60 80 100

Teor de areia (%)

V

ol

um

e d

e vaz

io

s (

%

)

Figura 7 Proporções de pedrisco e areia para determinação do volume de vazios, Fonte: RODRIGUES (1995).

Determinado o volume mínimo de vazios do proporcionamento entre os agregados, Rodrigues (1995) sugere que a relação agregado/cimento (m) fique na faixa de 3 a 9, onde o consumo de cimento situa-se entre 436 e 210 kg/m³ respectivamente. Dessa forma, as peças de concreto se enquadram dentro dos padrões de mercado para pavimentos (resistência à compressão em torno de 25 a 35 (MPa).

(43)

3.4.4 Método IPT/EPUSP adaptado para concretos secos

Baseado no método IPT/EPUSP, Tango (1994) adaptou o método para a produção de concretos “secos”, cujo desenvolvimento pode ser verificado nos seguintes itens:

a)Definição da dimensão máxima do agregado

A Dimensão mínima da parede do bloco deve ser no mínimo o dobro da máxima dimensão do agregado. Tendo-se o pedrisco como agregado de maior dimensão (6,8 mm) na produção dos blocos, esta condição é garantida.

b) Resistência característica de dosagem

Segundo o autor, a fórmula utilizada para a resistência característica de dosagem é dada pela expressão:

sd k f

f_bd_._j = _bk_._j + _nt× (3)

Onde:

= j bd

f _, resistência requerida de cálculo para dosagem dos blocos à idade de j dias;

j bk

f _. = resistência característica requerida dos blocos à idade de j dias;

nt

k = coeficiente definido na tabela 9;

sd= desvio padrão estimado por meio de trabalhos anteriores, com foco na

resistência média dos blocos, materiais e processos semelhantes ao empregado no momento.

O parâmetro knt×sd pode ser encontrado pelos controles de produtividade (rigoroso

(44)

Tabela 8Valores sugeridos para (knt.sd) na primeira fase de produção Fonte: (TANGO, 1994).

Medida dos materiais no traço Umidade dos materiais Controle de massa dos blocos Controle dos tempos na betoneira Conceito de controle Todos medidos em massa Umidade dos agregados ** considerada nas medidas de agregados e água

Sim Sim Rigoroso

Cimento em massa ou n° inteiro de sacos pesados na fábrica, demais materiais em volume. Curva de inchamento* e umidade dos agregados** considerados nas medidas de

agregados e água.

Sim Sim Razoável

Conceito do controle

(knt.sd)(MPa), para fbk

>= 10MPa 9MPa 8MPa 7MPa 6MPa 4,6MPa

Rigoroso 3,5 3,2 2,8 2,4 2,1 1,6

Razoável 4,5 4,2 3,8 3,4 3,1 2,6

Obs.: ao iniciar a fabricação dos blocos, avaliar o valor de s assim que possível e passar a usar a tabela, recalculando o traço com auxílio do diagrama de dosagem.

*determinada para amostra representativa de fornecimento de agregado em questão. **medida pelo menos uma vez por período de até quatro horas de trabalho ininterrupto.

Tabela 9Valores de Knt para emprego da equação. Fonte: (TANGO, 1994).

N <20 20 25 30 50 >200

Knt * 2,23 2,15 2,06 1,98 1,82

*adotar (k_nt.sd) conforme tabela 9 durante a primeira fase de produção.

c) Estimativas dos teores de agregados/cimento (m) para utilizar.

(45)

Segundo o autor, quando se têm informação sobre o desempenho dos equipamentos, a escolha torna-se mais fácil. Todavia, na falta de informações, recomenda-se o uso de quantidades maiores de m para estudo. As sugestões de utilização de alguns teores de agregado/cimento para o alcance de resistências médias dos blocos estão apresentadas na tabela 10.

Tabela 10 Recomendação de faixas de teores de agregados/cimento (m) a pesquisar na dosagem experimental. Fonte: (TANGO, 1994).

Fdb,28 Mb15 Mrico Mmédio Mpobre _ARelação

liq./Abruta

(MPa) (kg/kg) (kg/kg) (kg/kg) (kg/kg) mínima

5 12,6 6,6 8,6 10,6 0,5

7 13,4 5,6 7,6 9,6 0,5

9 14 4,6 6,6 8,6 0,5

11 14,5 4,1 6,1 8,1 0,5

13 15,1 3,5 5,5 7,5 0,5

15 15,6 3 5 7 0,5

17,0* 16,2* 3,0* 5,0* 7,0* 0,56

19,0* 16,8* 3,0* 5,0* 7,0* 0,63

21,0* 17,4* 3,0* 5,0* 7,0* 0,7

Onde:

Fdb,28 = resistência de dosagem (ou resistência média visada aos 28 dias de idade);

Mb15 = massa média esperada para cada bloco M15 M = teor de agregado/cimento

Aliq = área líquida da seção de trabalho do bloco (desconsiderados os vazios);

Abruta = área bruta da seção de trabalho do bloco (incluindo vazios);

*indica necessidade provável de aumento na relação Aliq./Abruta (diminuindo da área vazada da seção de trabalho) ou uso de equipamento de elevada capacidade de compactação.

d) Argamassa e umidade ótima - determinação de suas proporções

(46)

- bom aspecto superficial dos blocos;

- massa unitária mais elevada;

- trabalhabilidade.

O autor sugere que a mistura tenha coesão suficiente para garantir a fabricação dos blocos, ou seja, que ao ser desmoldado, o bloco não esboroe por escassez de água ou fixe nas formas por excesso de umidade.

Uma verificação empírica de que a umidade da mistura esteja em condições de produção dos artefatos de concreto, é que ao moldar uma pelota de concreto fresco nas palmas das mãos, que esta não se esfarele ou suje as mãos em excesso. Dessa forma, determina-se uma boa estimativa para a umidade ótima de produção Hót.., pelo chamado “ponto de pelota”.

e) Determinação da curva resistência à compressão versus massa dos blocos frescos.

Neste item, o método apresenta uma de suas adaptações mais significativas em relação ao método IPT/UPSP. O autor adiciona ao diagrama a relação resistência versus massa dos blocos. A proposta é que quanto maior a massa do bloco de

mesmo traço e Hót., maior será a resistência alcançada.

O diagrama possui quatro quadrantes, conforme figura 8, cada um deles com uma relação própria que se interligam com os quadrantes adjacentes. As fórmulas utilizadas foram desenvolvidas pelo método dos mínimos quadrados:

x cb

k k f

2 1

= (4)

x k k

m= ₃+ ₄× (5)

1 6

5 )

( + × −

= k k m

(47)

1 8

7 log )

( + × −

= k k f_cb

Cc (7)

Figura 8 Diagrama de dosagem IPT adaptado para peças estruturais de concreto. Fonte: (TANGO, 1994).

Onde:

1

k à k₈ =constantes inferidas a partir dos resultados dos experimentais; m= relação agregado/cimento;

X = relação água/cimento;

f_cb= resistência média dos blocos.

C_c= consumo de cimento.

3.4.5 Método de dosagem proposto por FRASSON

(48)

3.4.5.1 Proporção entre os agregados

Segundo o autor, recomenda-se o uso de agregados miúdos com módulo de finura entre 2,20 a 2,80. A porcentagem passante na peneira 0,3 mm ficar em torno de 25 a 35% para obter uma produção adequada à produção. O Autor cita também que proporções com alta parcela de areia fina podem comprometer o desempenho à resistência de compressão, devido a grande área superficial. Outro ponto importante que deve ser avaliado na proporção dos agregados é o fator de forma e o tipo de agregado empregado (areia natural ou artificial; grãos lamelares ou arredondados).

3.4.5.2 Moldagem dos corpos de prova empregando-se traços com diferentes consumos de cimento

Para faixas de resistência mais usuais (4,5 a 12 MPa), o autor sugere que sejam moldados quatro corpos de prova para três diferentes massas específicas, estabelecidas entre 1,9 a 2,25 g/cm³, e nas proporções de 1:7, 1:9 e 1:11 (cimento : agregado), totalizando 36 corpos de prova.

3.4.5.3 Cura dos corpos de prova

(49)

3.4.5.4 Estimativa da resistência média dos blocos

Em função do tipo de dosagem, equipamentos de vibro-compressão, controle do processo produtivo e experiência dos funcionários encarregados na produção em fábrica, Frasson (2000) propôs alguns coeficientes, apresentados na tabela 11:

Tabela 11 Condição e tipo de controle a ser avaliado para estimar o coeficiente de uma fábrica. Fonte: FRASSON (2000).

Tipo de controle / equipamento

da produção

Condição (valores de coeficiente de variação %)

Controle do processo e

pessoal treinado

5 15 25

Equipamentos: máquinas

vibro-prensas e sensores de

umidade

5 15 25

Dosagem em

massa 5 10 15

Dosagem em

volume 10 15 20

Segundo o autor, realiza-se a média aritmética de cada item definido para determinação do coeficiente de variação a ser aplicado na expressão abaixo:

) 65 , 1 1 /( ,

, F CV

F_bm_j = _bk _j − × (8)

Onde:

j bm

F , = Resistência dos blocos na idade de interesse (considerando a área bruta);

j bk

F _, = Resistência característica na idade de interesse;

(50)

3.4.5.5 Determinação do traço a ser empregado

Submetendo os corpos de prova cilíndricos 5 x 10 cm ao ensaio de compressão axial, traça-se as curvas de resistência em função das massas específicas, para as proporções empregadas (1:7, 1:9 e 1:11).

De posse das massas específicas dos blocos de concreto encontradas imediatamente após a vibro-compressão, consegue-se definir o nível de resistência dos c.ps cilíndricos com a resistência destes corpos de prova, estima-se a resistência média dos blocos por meio da seguinte expressão:

. .

brut liq cp bm

A A f F = ×

β (9)

Onde:

cp

f = Resistência média dos corpos de prova cilíndricos 5 x 10 cm;

.

liq

A = Área líquida dos blocos;

.

brut

A = Área bruta dos blocos;

β= coeficiente de proporcionalidade = 0,8 para blocos de 14 x 19 x 39 cm.

(51)

3.5 Comentário sobre os métodos

3.5.1 Método de dosagem adotado pela BESSER COMPANY e adaptado por Medeiros

Usando as curvas granulométricas dos agregados empregados, o autor chega à proporção ideal dos agregados. Um método muito simples, todavia, não garante ser viável sempre.

O método sugere algumas granulometrias específicas para os agregados, de tal forma a ser o mais próximo possível dos padrões recomendados na região do estudo (textura mais fechada). O autor sugere também que se o padrão não for alcançado, devem-se adicionar outros agregados. Porém, em muitas regiões, por motivo geológico e da grande distancia dos fornecedores, isso pode ser inviável economicamente ou impossibilitado.

Outra particularidade do método é quanto à não referência das características dos agregados, uma vez que, a metodologia não leva em consideração a forma dos grãos graúdos (arredondados ou lamelares) ou do tipo de agregado miúdo (areia natural ou artificial), podendo assim, produzir peças com texturas mais abertas, geralmente por uso de agregados com superfície mais áspera. Estas texturas, em muitas regiões não têm boa aceitação.

Sobre a contribuição do cimento como material fino, o método não o considera para alcance da faixa granulométrica ideal. Todavia, o cimento contribui para o aumento da coesão e influência na trabalhabilidade e compacidade dos blocos.

(52)

3.5.2. Método ABCP - baseado no menor volume de vazios da mistura

Diante da mistura de agregados com compacidade máxima, este método oferece também uma fácil execução.

Entretanto, a máxima compacidade da mistura de agregados, nem sempre justifica um concreto de maior resistência ou de melhor desempenho na produção. Muitas vezes, quando utilizado faixas granulométricas muito diferentes, pode-se chegar a misturas de alta compacidade, mas não necessariamente a mais resistente, como é o caso de misturas de somente brita zero e areia fina. A areia fina por possuir maior área superficial, demanda maior consumo de cimento e consequentemente, misturas menos econômica.

Outra particularidade do método é que misturas mais compacta, podem carecer de coesão suficiente para um bom desempenho na produção dos artefatos de concreto, principalmente se a mistura carecer de finos ou em traços mais pobres, proporcionando então, concretos pouco coesos que podem gerar possíveis esboroamentos durante o processo de desmolde.

Nas ocasiões em que a mistura de agregados resultar em concretos com baixa coesão, impossibilitando até a produção, a adição de areia fina pode promover a melhora, todavia, Frasson (2000) cita em seu trabalho que essa solução pode ser inviável devido a grande quantidade que pode ser empregada, exigindo alto consumo de cimento para garantir a resistência estabelecida.

3.5.3 Método IPT/EPUSP adaptado para concretos secos

(53)

- relação água/cimento;

- massa do bloco;

- resistência dos blocos.

De acordo com Frasson (2000), diferenças de massa nos blocos podem causar grandes variações na resistência, a cada 10% de aumento nas massas de blocos de um mesmo traço, pode-se ter um aumento entre 20 a 60% na resistência à compressão.

A metodologia proposta, porém, não cita como os fatores relacionados aos equipamentos de vibro-compressão podem influenciar na massa específica final do artefato de concreto.

Outra particularidade do método, assim como de todos os outros vistos até aqui, é o desenvolvimento do estudo realizado unicamente na fábrica, gerando à empresa e ao pesquisador, respectivamente custos adicionais e trabalhos onerosos.

3.5.4 Método de dosagem proposto por Frasson

O método proposto pelo autor contribui principalmente com a redução das intervenções dentro do processo produtivo da fábrica, visto que, correlações de resistência, coesão e massa específica, foram desenvolvidos com estudo comparativo de corpos de prova cilíndricos (5x10) cm, confeccionados no laboratório em relação aos blocos estruturais com dimensões ( 14x19x39 – L x H x C) em centímetros, produzidos na fábrica.