THAIS TAINARA DUARTE HECH
ANÁLISE DA VIABILIDADE DE PRODUÇÃO DE BLOCOS DE
CONCRETO EM FORMA METÁLICA MANUAL COM ADIÇÃO DE SCA
Ijuí
ANÁLISE DA VIABILIDADE DE PRODUÇÃO DE BLOCOS DE
CONCRETO EM FORMA METÁLICA MANUAL COM ADIÇÃO DE SCA
Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil, apresentado ao Colegiado de Coordenação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ, como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Me. Diorges Carlos Lopes
ANÁLISE DA VIABILIDADE DE PRODUÇÃO DE BLOCOS DE CONCRETO EM FORMA METÁLICA MANUAL COM ADIÇÃO DE SCA
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.
Ijuí, 15 de julho de 2019
Prof. Me. Diorges Carlos Lopes Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria - Orientador
Lia Geovana Sala Coordenadora do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ
BANCA EXAMINADORA
Prof. Me. Lucas Fernando Krug (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade do Vale dos Sinos
Prof. Me. Diorges Carlos Lopes (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria
Com gratidão dedico este trabalho de pesquisa a minha família. Os maiores incentivadores das realizações dos meus sonhos. Muito obrigada.
Hoje não posso esquecer o papel que Deus teve ao longo do meu percurso, agradeço ao Senhor por ter me fortalecido ao ponto de superar as dificuldades e me fazer acreditar no meu sonho e lutar por aquilo que acredito, permitindo quе tantas coisas maravilhosas acontecessem ao longo dе minha vida. Por ter me abençoado, nãо somente nestes anos como universitária, mаs еm todos оs momentos da minha trajetória, sempre me iluminando e guiando pelo melhor caminho, ensinando-me a cada dia o verdadeiro sentido da vida.
Aos meus pais Vera Duarte e Fabio Hech, meus verdadeiros heróis, meu porto seguro. A eles devo tudo que sou, e sou grata pelo apoio incansável e dedicação em todos os momentos. Agradeço pelo amor incondicional, pelas horas perdidas de sono, por todo o carinho e compreensão, agradeço em especial a minha mãe, por sempre ter uma palavra de amor e de encorajamento quando eu mais precisava, enfim, agradeço por tudo que sempre fizeram para ver os meus sonhos serem realizados. Mesmo com a distância, vocês estavam presentes a cada momento em meu coração.
À minha irmã Fabia, por toda ajuda dedicada neste trabalho de pesquisa, me incentivando a cada momento e por vezes me lembrando que eu era capaz quando eu mesmo duvidava disto.
A minha grande amiga Mariele, colega de engenharia e companheira de apartamento que me ajudou ao longo desta jornada e com quem muitas vezes dividi madrugadas de estudo, preocupações, aflições, desde nossas loucas aventuras, aos momentos de prolongadas risadas, todo o tempo que temos passado juntas tem sido de total apoio para que chegássemos até aqui. Só tenho a agradecer pelas conversas, as cervejas compartilhadas e todos os erros e acertos que nos trouxeram até aqui. Dizem que os amigos da faculdade são aqueles que vamos levar para a vida toda e disso, eu tenho total certeza.
Ao meu casal de amigos Pamela e Guilherme, que fizeram com que esse caminho se tornasse mais fácil, obrigada pela força que me ofereceram durante toda essa trajetória.
Ao meu orientador Diorges Lopes, o qual reservou tempo em seu apertado cronograma para me atender, por todo empenho em passar conhecimento, por propor o tema deste trabalho,
A toda a equipe do laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ, em especial ao técnico Luiz Donato, por todo o apoio e ensinamentos durante o período de ensaios, não esquecendo das dicas e puxões de orelha, os quais levarei para toda a vida profissional.
Agradeço de coração aos meus verdadeiros amigos, que sempre estão ao meu lado quando mais preciso, com quem compartilho os momentos bons e ruins. Agradecer pela paciência que tiveram durante o período de graduação, suportando meus momentos de estresse ou minhas impossibilidades de visitá-los. Aos amigos que conheci durante esta caminhada, com os quais dividi muitos sentimentos, os quais, com certeza vão continuar presentes na minha vida.
Enfim, agradecer a todos que de uma ou outra forma estiveram ao meu lado durante esta caminhada, me incentivando, apoiando, me alegrando naqueles momentos difíceis e também aos que comemoraram comigo as vitórias. A todos os meus sinceros agradecimentos.
“O sucesso é conseguir o que você quer, a felicidade é gostar do que você conseguiu.”
produzidos em forma metálica manual com adição de SCA. 2019. Trabalho de Conclusão de
Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ, Ijuí, 2019.
Conforme a NBR 6136 (2016), blocos de concreto são peças confeccionadas com cimento Portland, água e agregados minerais, podendo ou não conter aditivos. A produção de blocos de concreto para alvenaria estrutural e de vedação se caracteriza pelo emprego dos concretos secos. Esse tipo peculiar de concreto apresenta consistência significativamente superior à dos concretos plásticos, devido à menor quantidade de água empregada, para que seja realizada a desforma imediata das peças. Os métodos de dosagem para esse tipo de concreto demandam testes excessivos em escala real, o que os tornam trabalhosos, demorados e onerosos. Para a fabricação dos blocos de concreto, muitas empresas utilizam uma dosagem empírica, ou seja, onde os traços, ou são passados de geração para geração, ou simplesmente são criados pelos proprietários, sem base técnica ou estudo. No entanto, conforme Fernandes (2013), a realização de um estudo de dosagem é de fundamental importância, sendo que com isso, pode-se obter maior resistência com um menor custo de produção. Ainda conforme este autor, os principais fatores que influenciam na qualidade dos blocos de concreto, são os materiais utilizados, os equipamentos e o sistema de cura adotado. Com base nisso, foi possível, com este trabalho, comparar os blocos produzidos manualmente a partir de traços empíricos, e analisar dois diferentes concretos, em termos de resistência à compressão e absorção de água, onde verificou-se que todos os lotes ficaram dentro dos limites exigidos pela norma, constando a importância da realização de um estudo de dosagem para fabricação destes produtos.
produzidos em forma metálica manual com adição de SCA. 2019. Trabalho de Conclusão de
Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ, Ijuí, 2019.
According to NBR 6136 (2016), concrete blocks are pieces made from Portland cement, water and mineral aggregates, and may or may not contain additives. The production of concrete blocks for structural masonry and sealing is characterized by the use of dry concretes. This peculiar type of concrete presents a consistently superior consistency to the plastics, due to the smaller amount of water used, so that the immediate deformation of the pieces is carried out. Dosing methods for this type of concrete require excessive, real-scale testing, which makes them cumbersome, time-consuming and costly. For the manufacture of concrete blocks, many companies use an empirical dosage, that is, where traces are either passed from generation to generation or are simply created by the owners, without technical or study basis. However, according to Fernandes (2013), the performance of a dosage study is of fundamental importance, and with this, one can obtain greater resistance with a lower cost of production. Still according to this author, the main factors that influence the quality of concrete blocks are the materials used, the equipment and the curing system adopted. Based on this, it was possible, with this work, to compare the blocks produced manually from empirical traits, and to analyze two different concretes, in terms of resistance to compression and water absorption, where it was verified that all lots were within the limits required by the standard, stating the importance of conducting a dosage study to manufacture these products.
Keywords: Concrete blocks. Dosage. Manufacture.
Figura 1 - Classificação dos blocos ... 32
Figura 2 - Resistência à compressão dos blocos em função do tipo de vibro-prensa... 36
Figura 3 - Efeito da sílica ativa em pasta de cimento ... 49
Figura 4 - Fases de produção da sílica ... 51
Figura 5 - Exemplo de delineamento de pesquisa ... 57
Figura 6 - Agregados na estufa ... 59
Figura 7 - Fôrma manual para blocos ... 66
Figura 8 - Faixa granulométrica indicada para blocos ... 67
Figura 9 - Moldagem dos corpos de prova ... 70
Figura 10 - Teste de umidade ... 71
Figura 11 - Procedimento para moldagem dos blocos ... 72
Figura 12 - Procedimento para desmoldagem dos blocos ... 73
Figura 13 - Procedimento para desmoldagem dos blocos ... 73
Figura 14 - Processo de cura ... 74
Figura 15 - Análise dimensional dos blocos ... 76
Figura 16 - Secagem dos blocos em estufa... 77
Figura 17 - Blocos imersos em água (saturação) ... 78
Figura 18 - Ensaio de absorção dos blocos de concreto ... 78
Figura 19 - Capeamento dos blocos ... 80
Figura 20 - Ensaio de Resistência à Compressão ... 81
Figura 21 - Distribuição granulométrica dos materiais ... 86
Figura 22 - Faixa granulométrica indicada para blocos ... 87
Figura 23 - Análise do comprimento dos blocos ... 95
Figura 24 - Análise da largura dos blocos ... 96
Figura 25 - Análise dimensional da altura dos blocos ... 96
Figura 26 - Resistência média dos lotes de blocos em 7 e 28 dias ... 98
Tabela 1 - Quantidade de cinza gerada por resíduo agrícola ... 23
Tabela 2 - Dimensões reais NBR 6136/2016 ... 34
Tabela 3 - Designação por classe, largura e espessura mínima das paredes dos blocos NBR 6136/2016 ... 35
Tabela 4 - Requisitos para resistência característica à compressão, absorção e retração .. 44
Tabela 5 - Classificação das adições minerais ... 46
Tabela 6 - Traços dos concretos moldados ... 58
Tabela 7 - Ensaios de caracterização do cimento Portland e respectivas normas ... 59
Tabela 8 - Ensaios de caracterização do agregado miúdo e respectivas normas ... 60
Tabela 9 - Ensaios de caracterização do agregado graúdo e respectiva norma ... 63
Tabela 10 - Ensaios de caracterização do agregado miúdo e respectivas normas ... 65
Tabela 11 - Quantidade de blocos por lote ... 68
Tabela 12 - Valores de Ψ, em função da quantidade de blocos ... 82
Tabela 13 - Requisitos físicos e mecânicos ... 83
Tabela 14 - Resultados da caracterização do cimento Portland ... 83
Tabela 15 - Resultados dos ensaios de caracterização do agregado miúdo... 84
Tabela 16 - Resultados dos ensaios de caracterização do agregado graúdo ... 84
Tabela 17 - Resultados dos ensaios de caracterização do agregado miúdo... 85
Tabela 18 - Propriedades da cinza da casca de arroz ... 85
Tabela 19 - Traço referencia utilizado no programa experimental ... 88
Tabela 20 - Análise dimensional - Lote Referência ... 90
Tabela 21 - Resistência à compressão - Lote Referência ... 91
Tabela 22 - Absorção de água - Lote Referência ... 91
Tabela 23- Traço utilizado - Lote 02 ... 92
Tabela 24 - Análise dimensional - Lote 01... 93
Tabela 25 - Resistência à compressão - Lote 01 ... 94
Tabela 26 - Absorção de água - Lote 01 ... 94
ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ASTM Sociedade Americana de Testes e Materiais CAD Concreto de Alto Desempenho
CCA Cinza de Casca de Arroz
CV Cinza Volante
E Escória de alto forno
FATMA Fundação de Amparo e Tecnologia do Meio Ambiente LEC Laboratório de Engenharia Civil
MF Módulo de Finura
NBR Norma Brasileira
NM Norma Mercosul
PSQ Programa Setorial de Qualidade
SA Sílica Ativa
SCA Sílica de Casca de Arroz Mpa Megapascal
2.1 CONTEXTO ... 14 2.2 PROBLEMA ... 14 1.2.1 Questões de pesquisa ... 21 1.2.2 Objetivos da pesquisa ... 21 1.2.3 Delimitação do trabalho ... 22 2.3 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO ... 22 2 REFERENCIAL TEÓRICO ... 24
2.1 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND ... 24
2.1.1 Concreto plástico ... 25
2.1.2 Concreto seco ... 25
2.2 BLOCOS DE CONCRETO ... 26
2.2.1 Dimensões ... 30
2.2.2 Processo de fabricação dos blocos de concreto ... 30
2.2.3 Materiais constituintes ... 30 2.2.3.1 Agregado ... 32 2.2.3.2 Agregado graúdo ... 33 2.2.3.3 Agregado miúdo ... 33 2.2.3.4 Cimento Portland ... 34 2.2.3.5 Aditivos ... 34 2.2.3.6 Superplastificante ... 35 2.2.3.7 Água ... 36
2.5 PRODUÇÃO DA SÍLICA DE CASCA DE ARROZ ... 45
3 MÉTODO DE PESQUISA ... 49
4.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ... 49
4.2 DELINEAMENTO ... 49
4.3 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS ... 51
3.3.1 Materiais ... 52
3.3.2 Aglomerante ... 52
3.3.2.1 Massa específica do agregado miúdo ... 53
3.3.3 Agregado miúdo - Areia natural ... 53
3.3.3.1 Composição granulométrica ... 54
3.3.3.2 Massa específica do agregado miúdo ... 54
3.3.3.3 Massa unitária solta ... 54
3.3.4 Agregado graúdo ... 55
3.3.4.1 Composição granulométrica ... 55
3.3.4.2 Massa unitária compactada ... 55
3.3.4.3 Massa específica da agregado graúdo ... 55
3.3.5 Pó de pedra ... 57
3.3.6 Sílica de casca de arroz ... 57
3.3.7 Água ... 58
3.3.8 Aditivo ... 58
3.3.9 Equipamentos ... 58
4.4 DOSAGEM DO CONCRETO ... 59
3.6.2 Traços produzidos ... 63
3.6.3 Processo de mistura ... 63
3.6.4 Moldagem dos blocos ... 64
4.7 EXECUÇÃO DOS ENSAIOS LABORATORIAIS ... 67
3.7.1 Ensaio de análise dimensional ... 67
3.7.2 Ensaio de absorção de água ... 69
3.7.2.1 Secagem ... 69
3.7.2.2 Saturação ... 69
3.7.3 Ensaio de resistência à compressão ... 71
4 RESULTADOS ... 75
4.1 ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ... 75
4.3.1 Aglomerante ... 75
4.3.2 Agregado miúdo - Areia natural ... 76
4.3.3 Agregado graúdo ... 76
4.3.4 Pó de pedra ... 76
4.3.5 Sílica de casca de arroz ... 77
4.2 TRAÇOS OBTIDOS ... 77
4.2.1 Traço referência ... 79
4.2.2 Ensaios laboratoriais do lote referência ... 80
4.2.3 Traço T1 ... 82
4.2.4 Ensaios laboratoriais do Lote 01 ... 83
4.3 ANÁLISE GERAL DOS RESULTADOS ... 84
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 93 ANEXO A – TABELA DA NORMA ... 99 ANEXO B – COMPOSIÇÃO DOS TRAÇOS EM MASSA ... 100
INTRODUÇÃO
Os blocos de concreto são peças confeccionadas com cimento Portland, agregados minerais e água, podendo ou não conter aditivos (ABNT, 2016). Podem ser utilizados em diferentes áreas da construção civil, podendo ser empregados tanto para vedação como para alvenaria estrutural, dependendo da classe em que se enquadra.
O aquecimento da construção civil no Brasil tem levado a muitos investimentos, e diversos segmentos como o da área de blocos de concreto já começaram a responder com o aumento da produção. Mas, os ritmos de expansão do número de obras e da cadeia de fornecimento de insumos não andam lado a lado, persistindo o risco de falta de materiais ou redução da qualidade dos mesmos (BLANCO, 2008).
A produção dos materiais de construção para indústria da construção civil consome recursos naturais e gera poluição ambiental. Este é o caso do cimento Portland, constituinte mais caro do concreto que para ser produzido necessita do aquecimento da matéria prima em fornos que liberam aproximadamente uma tonelada de gás carbônico para cada tonelada de cimento. Considerando esses aspectos torna-se cada vez mais necessária a busca por materiais alternativos que possam diminuir custos, preservar recursos naturais e também agregar características positivas ao concreto (CTE, 2013).
Na perspectiva de desenvolvimento sustentável, deve-se encontrar inovações capazes de vencer desafios como: redução da poluição, emprego de energias renováveis, diminuição no consumo de matéria-prima não renováveis como uma forma de proteção da natureza, uso racional da agua e proteção da saúde humana e melhoria na sua qualidade de vida (MEHTA e MONTEIRO, 2014).
Conforme Fernandes (2013) existe uma grande diferença entre um bloco produzido de acordo com as normas técnicas e um bloco produzido empiricamente. Os blocos normatizados possuem padrões de tamanhos e formatos, os quais, se utilizados de maneira correta podem gerar grande economia na obra, apresentando uma obra limpa e organizada.
Baseando-se nisso a presente pesquisa tem por finalidade avaliar o desempenho dos blocos de concreto, produzidos manualmente, através de um estudo de dosagem com a adição de parte do cimento por pozolanas como a Sílica da Casca de Arroz (SCA).
CONTEXTO
O tema escolhido está associado diretamente à construção civil, e como se sabe, o número de construções utilizando blocos de concreto, principalmente para alvenaria estrutural, está crescendo muito no decorrer dos anos. Com isso, cresce também a necessidade de um maior controle na produção desses artefatos, sendo que, uma empresa com produtos certificados e de qualidade garantida tem um maior ganho de mercado que empresas sem certificação.
Devido a necessidade de obter uma maior qualidade dos blocos de concreto, pesquisas de cunho científico foram desenvolvidas para auxiliar na produção destes objetos. Entretanto, os estudos específicos para traços usados na produção de blocos ainda são bem escassos.
Levando isto em consideração, optou-se por este tema, com o propósito de ampliar os conhecimentos em relação aos blocos de concreto, suas principais características e sistemas de produção.
PROBLEMA
A alvenaria em blocos de concreto vem conquistando a maior parte das construções em todo o Brasil por oferecer diversas vantagens, dentre elas, conforme Salvador (2007), o fato de que o material é elaborado a partir de matérias-primas facilmente encontradas em qualquer região do país, o que torna os produtos pré-moldados à base de cimento competitivos, justificando investimentos econômicos e científicos nos componentes e respectivos processos construtivos. Trata-se, portanto, de uma tecnologia promotora do processo de racionalização da obra, e também da industrialização da construção civil no Brasil.
A tecnologia dos blocos de concreto também desenvolveu progressos consideráveis devido ao emprego de aditivos. Os aditivos têm como função melhorar ainda mais as características de um bom concreto. Cada tipo de aditivo é adotado para um fim específico e pode
viabilizar concretagens em ambientes desfavoráveis à utilização do concreto. Atualmente, o uso de aditivos é fundamental para obtenção de um concreto de qualidade em muitos lugares. Entretanto, um determinado aditivo pode apresentar desempenhos distintos com diferentes cimentos Portland. Como os aditivos variam bastante em sua composição, é importante reconhecer que as propriedades do concreto podem ser alteradas pelo uso desses materiais de natureza orgânica, tanto no estado fresco, quanto no estado endurecido, tornando-se imprescindível a pesquisa como base de conhecimento, sobre como determinados materiais irão se apresentar de acordo com as misturas realizadas (MEHTA e MONTEIRO, 2014).
Na construção civil um bloco deve expor qualidade e economia. Isso significa que deve apresentar dimensões e formas adequadas, compacidade, resistência, bom acabamento geométrico e boa aparência visual, sobretudo quando o projeto não prevê revestimento. Além disso, deve garantir isolamento termoacústico. Estes critérios são determinantes para a qualidade dos blocos e tem seus limites prescritos em normas técnicas apropriadas (BFG, 2019).
A compacidade depende dos critérios de dosagem e influencia diretamente a resistência do bloco assim como o índice de absorção. A cura é um fator determinante na resistência à compressão dos blocos, a qual deve ser avaliada aos 28 dias. A resistência é a capacidade que a parede de alvenaria possui de suportar as diversas ações mecânicas previstas em projeto, tais como as cargas da estrutura, vento, deformações, choques, entre outras. Esta resistência está diretamente ligada a alguns fatores como as características dos componentes e das juntas, aderência do conjunto, esbeltez e ligação das paredes, entre outros (SAHARA TECNOLOGIA, 2016).
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (2016) define basicamente dois tipos de blocos de concreto, de acordo com sua aplicação: para vedação o bloco vazado de concreto simples para alvenaria sem função estrutural, e com função estrutural o bloco vazado de concreto simples para alvenaria estrutural. Qualquer que seja a aplicação, o bloco dever ser vazado, ou seja, sem fundo. Os blocos de vedação e os blocos estruturais feitos de concreto são, aparentemente fisicamente idênticos. Entretanto, os blocos estruturais possuem paredes mais espessas, o que lhe confere maior resistência aos esforços de compressão e, portanto, podem ser usados para dar sustentação às construções.
A resistência à compressão do material pode variar. A classe A dos blocos estruturais, recomendada para obras abaixo do solo, deve ter resistência mínima de compressão de 8,0 MPa. A classe B indicada para obras acima do solo devem ter resistência mínima de 4,0 MPa a 8,0 MPa, respectivamente. Já os blocos de vedação, classe C, devem possuir resistência maior ou igual a 3,0 MPa (ABNT, 2016).
A absorção de água está diretamente associada a impermeabilidade dos produtos, ao acréscimo imprevisto de peso a parede saturada e a durabilidade. A determinação da absorção total de blocos de concreto estrutural é contemplada na NBR 6136 (ABNT, 2016). O índice de absorção é utilizado como um indicador de durabilidade. A absorção individual de blocos de concreto deve ser menor ou igual a 10%.
Ramalho e Corrêa (2003) ressaltam que a alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto parece ser um dos sistemas construtivos mais promissores, tanto pela economia proporcionada como pelo número de fornecedores já existente. Destaca-se também como vantagem, retratando a logística de produção da obra e o projeto de instalações elétricas e hidrossanitárias, o fato de que os blocos de concreto utilizados na alvenaria permitem a passagem das tubulações através das câmaras de ar presentes no bloco, eliminando assim a necessidade de corte da alvenaria, o que representa grande benefício tanto em relação à geração de resíduos no canteiro de obras, quanto à redução dos custos da obra.
Com intenção de preservar a qualidade dos sistemas construtivos de blocos de concreto há regulamentações para a fabricação e uso dos blocos, a exemplo da normatização técnica da ABNT referente aos sistemas construtivos com blocos de concreto, do Selo de Qualidade ABCP e do Programa Setorial de Qualidade – PSQ – SINAPROCIM (ABCP, 2017).
No entanto, deve-se salientar que o projeto de alvenaria em blocos necessita ainda de avanços tecnológicos para se aproximar do desenvolvimento que se observa para as estruturas convencionais em concreto armado. A própria normalização nacional na área é pobre e um grande esforço precisa ser feito nessa direção para que se possa projetar e executar edifícios econômicos e seguros. Esse esforço deve se dar em pesquisas voltadas para a realidade brasileira,
pois sem as quais se tornará praticamente impossível desenvolver de forma satisfatória os procedimentos normativos nessa área.
Com a finalidade de restringir os impactos ambientais relacionados ao concreto uma alternativa é a utilização de adições minerais junto ao cimento Portland, e a substituição dos agregados naturais. Este novo arranjo de matérias que englobam a prática tecnológica do concreto, na maioria das vezes, comtempla materiais vistos como subproduto em sua indústria primária e vem se tornando uma alternativa acessível neste meio, isto porque a utilização controlada remete a produtos com propriedades próximas, além de conseguir empregar materiais que muitas vezes estariam destinados em locais incorretos e também reduzindo a extração de recursos naturais não renováveis.
Visando a busca destas alternativas, avaliou-se a possibilidade do uso da sílica de casca de arroz (SCA) como substituição parcial do cimento, devido ao surgimento recente de diversas empresas oferecendo este produto no mercado do RS. Segundo Foletto et. al. (2005), a casca de arroz representa 20% da produção anual de arroz no estado e deste montante de casca, se toda ela for queimada, será gerada cerca de 18% do peso da casca como cinza de casca de arroz (CCA).
A Tabela 1 apresenta em porcentagem a quantidade de cinza gerada por cada resíduo agrícola.
Tabela 1 - Quantidade de cinza gerada por resíduo agrícola
Cereal Parte da planta Cinza (% em
massa)
Milho Folha 12
Arroz Casca 20
Arroz Palha 14
Aana de açúcar Bagaço 15
Girassol Folha e talo 11
Trigo Folhas 10
Fonte: Mehta (1992).
A utilização de cinza de casca de arroz (CCA) em concretos vem sendo pesquisada nos EUA e na Índia e também em outros países que são potenciais produtores de arroz, como é a caso
do Brasil. O volume de cinza produzido é bastante grande e apenas a indústria da construção civil poderia consumir tal quantidade de resíduo (MEHTA, 1992).
A cinza de casca de arroz (CCA), quando queimada e moída adequadamente torna-se uma pozolana bem reativa e pode ser usada no concreto em substituição parcial do cimento, pois reage na presença de água, com o Ca(OH)2 liberado no processo de hidratação dos silicatos do cimento, resultando em determinadas situações, concreto com características superiores de resistência e durabilidade ao concreto com 100% de cimento (MEHTA,1992).
Krug (2011) lembra que o processo de queima da casca de arroz elimina a matéria orgânica e resulta em um material rico em sílica (SiO)2 que ele denomina de super pozolana e defende que a utilização em pequenas proporções entre (5% e 10%) de substituição de cimento por CCA resulta em um concreto com melhor resistência além de propiciar diminuição de permeabilidade.
Conforme Hoppe (2007), uma vez realizada a queima da casca, a cinza oriunda deste processo é um material de cor variável, muitas vezes preta, pobre em nutrientes, contendo entre 93 e 95% de sílica amorfa e/ou cristalina. Este elevado teor de sílica amorfa torna o material atrativo a indústria da construção civil, uma vez que apresentam propriedades pozolânicas, capazes de melhorar muito as características dos concretos e argamassas com ele produzidos.
Ao utilizar apenas a cinza, o processo se torna mais ecológico, uma vez que esse resíduo já existe e hoje seu armazenamento representa alto custo para quem o produz, em função da legislação ambiental em vigor. Assim, o gasto com a matéria-prima (cinza bruta) pode ser menor, do que se fosse necessário comprar a casca que, por seu poder calorífico, tem maior valor agregado. Além disso, pela sua baixa massa unitária, o transporte da casca crua também representaria um custo adicional, já que para a obtenção de 200kg de cinza, é necessária a queima de 1000kg de casca, que representam 8,33m³ de material (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
Foletto et al, (2005) lembra que o processo de queima da casca de arroz elimina a matéria orgânica e resulta num material rico em Sílica (SiO2) que denomina de super pozolana e defende
que a utilização em pequenas proporções (entre 5% e 10%) de substituição de cimento por CCA, resultando num concreto com melhor resistência além de propicia diminuição da permeabilidade.
Para alguns pesquisadores o CCA adquire as características de pozolanicidade aceitáveis, apenas quando é produzida num processo de queima e moagem controladas onde o tempo e temperatura são determinantes para seu grau de pozolanicidade, e justamente essas condicionantes são responsáveis pela pouca utilização deste material no concreto (FOLETTO et al., 2005).
A necessidade de utilização de aditivos superplastificantes (de custo relativamente alto em relação aos plastificantes normais) visto que a superfície especifica do CCA é maior que a do cimento reduzindo a trabalhabilidade do concreto, é outro fator determinante da pouca atratividade da utilização do CCA em concretos.
Embora nas últimas décadas o material tenha sido amplamente testado e os benefícios oriundos do seu uso como adição aos componentes à base de cimento Portland tenham sido comprovados, o uso do material ainda não se tornou comercial no Brasil. O baixo índice de utilização do material é, segundo Gava (1999), creditado às restrições normativas impostas para a seleção e classificação do material para o emprego em argamassas e concretos. Para Dafico (2001), a cinza de casca de arroz não tem sido utilizada comercialmente como pozolana no Brasil e pouco tem sido usada em outros países pelo fato do mercado não ver com bons olhos um concreto produzido com uma cinza que provoca uma coloração preta ao material, uma vez que, em muitas aplicações sua cor é fator importante. Essa coloração se deve ao alto teor de carbono que o material apresenta (frequentemente superior a 15%). Além disso, teores de carbono relativamente elevados tendem a provocar um aumento na demanda de água do material, em função de sua elevada superfície específica, demandando, consequentemente, um maior consumo de cimento no concreto.
Como grande parte das beneficiadoras de arroz são empresas de pequeno porte, não possuem processos para aproveitamento e/ou descarte adequado das cinzas produzidas. Em geral as cinzas são depositadas em terrenos baldios ou lançadas em cursos d’água, causando poluição e contaminação de mananciais. Para minimizar o problema, órgãos ambientais têm buscado
regulamentar o descarte destas cinzas. No Estado de Santa Catarina, por exemplo, a Fundação de Amparo e Tecnologia do Meio Ambiente - FATMA exige a instalação de um sistema constituído de silo separador e decantação para reter a cinza junto às beneficiadoras, evitando desta forma, que a mesma seja lançada no meio ambiente. Como não há destino ou uso para a cinza recolhida, este material estocado acaba sendo lançado de maneira clandestina, muitas vezes, ao longo de estradas vicinais (PRUDÊNCIO JR et al., 2003).
A utilização de sílica de casca de arroz (SCA) hoje em dia é bastante deficitária, devido a sua menor disponibilidade para uso como adição, o que não acontece com outras pozolanas como a cinza volante (CV) e sílica ativa (SA) que são produzidas de forma concentrada nas usinas termoelétricas e siderúrgicas respectivamente, em quantidade suficiente para viabilizar uma indústria dessas pozolanas, geralmente localizadas próximo ao local onde são produzidas, com processo de controle de temperatura de queima, disponibilizando o material já pronto para uso.
Ao contrário a SCA é produzida em locais diferentes e em quantidades e condições de queimas diferenciadas, sendo então um material não homogêneo e que além de tudo precisa ser transportado para um único local, onde então se processaria a moagem.
O concreto feito com CCA tem sido reportado por diversos autores, Mehta (1999) foi um dos que mais fez publicações em relação a devida utilização. Segundo o autor nenhum outro tipo de material pozolânico, incluindo a sílica ativa, tem potencial para contribuir no ganho de resistência com baixas idades como a CCA. Além de acelerar o ganho de resistência a mesma contribui para reduzir a segregação e a exsudação dando ao concreto melhor trabalhabilidade. O autor ainda conclui que é possível substituir mais de 70% do cimento por CCA, porém basta que 10 a 15% seja inserido para que o concreto se beneficie com ganho de resistência e diminuição de permeabilidade com relação a sulfatos e cloretos.
Ainda de acordo com Mehta (1999), concretos com alto consumo de cimento apresentam menor capacidade de absorver deformações e maior tendência à fissuração, devido ao aumento da retração química, retração térmica e do módulo de elasticidade. Assim percebe-se que o consumo de cimento não pode ser aumentado excessivamente, não apenas devido ao custo, mas também porque um elevado consumo de cimento pode acarretar problemas de durabilidade. Sendo assim
com o intuito de minimizar a ocorrência de fissuração e aumentar a durabilidade, a solução mais efetiva técnica e economicamente é a substituição de uma parte de cimento por um material pozolânico tornando o concreto menos propenso a apresentar microfissuras e ainda com uma zona de transição mais resistente e durável.
Considerando esses aspectos torna-se cada vez mais necessária a busca por materiais alternativos, que possam diminuir custos, preservar recursos naturais, diminuir a poluição ambiental ao se dispensar resíduos no ambiente e também agregar características positivas ao concreto como melhor desempenho e maior durabilidade.
Posto que, a utilização conjunta de alvenaria estrutural com um subproduto gerado pelos setores de produção primaria do país, tem o potencial de produzir não só obras mais baratas, além de envolver a questão ambiental, este estudo possibilitará um aumento do conhecimento nessas duas áreas, que quando analisadas em conjunto possuem poucos estudos específicos.
Diante do exposto, o presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia para o aperfeiçoamento da dosagem de traços empregados na produção de blocos de concreto, desenvolvendo procedimentos em laboratório que visam minimizar a interrupção do processo de produção em fábrica. Sendo assim, torna-se imprescindível e urgente uma concentração de esforços para programar um conjunto de pesquisas que permitam o desenvolvimento de tecnologias adequadas a elaboração de blocos de concreto.
Questões de pesquisa
Questão principal:
Quais os resultados obtidos nos ensaios de resistência a compressão e absorção de água em blocos de concreto produzidos manualmente frente aos requisitos paltados pelas normas da ABNT?
Questões secundárias:
Qual o desempenho dos blocos de concreto, quando feita a adição parcial de SCA? Objetivos da pesquisa
Objetivo geral:
Avaliar a produção de blocos de concreto, empregando Sílica de Casca de Arroz (SCA), tendo em vista sua resistência e absorção de água, comparando a viabilidade do uso dessas unidades com as normas estabelecidas.
Objetivos específicos:
Obter traços para melhorar a qualidade dos blocos de concreto;
Analisar tecnicamente os blocos de concreto através de ensaios de compressão, absorção e aferição das dimensões;
Identificar possíveis falhas na fabricação desses produtos;
Realizar um estudo do comportamento mecânico dos blocos, através de ensaios e compressão axial;
Verificar quais são os fatores que mais influenciam na produção dos blocos de concreto.
Delimitação do trabalho
A presente pesquisa tem por finalidade analisar o comportamento de blocos de concreto simples para vedação, produzidos manualmente, com adição parcial de SCA, podendo ou não conter aditivo. A verificação foi realizada através dos métodos de ensaio frente às recomendações presentes na NBR 6136 (ABNT, 2016), referente aos critérios estabelecidos pela NBR 12118 (ABNT, 2014).
DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO
Neste item apresenta-se a organização geral deste trabalho.
No capítulo 1 apresenta-se a introdução, onde contextualiza-se a pesquisa, informando a justificativa e objetivos da realização deste trabalho, além de uma análise da influência da cinza de casca de arroz nas propriedades do concreto.
No capítulo 2 aborda-se a revisão bibliográfica, onde são explanados os referenciais sobre concreto, a utilização da cinza de casca de arroz e suas alterações nas propriedades, assim como os ensaios experimentais utilizados na pesquisa.
Já no capítulo 3 estão descritos os métodos utilizados na pesquisa assim como as normas que preconizam os procedimentos experimentais desenvolvidos durante a etapa experimental.
No capítulo 4 apresenta-se a análise e discussão dos resultados obtidos no programa experimental com vista a atender os objetivos da realização deste trabalho.
Por fim no capítulo 5 apresentam-se as conclusões bem como as respostas das questões que balizaram este estudo, e ainda sugestões para realização de trabalhos futuros.
REFERENCIAL TEÓRICO
Neste capítulo serão apresentados os referenciais teóricos sobre o concreto e seus diferentes tipos, mais especificamente sobre o concreto seco, que é utilizado na fabricação dos blocos de concreto. Serão apresentados também, embasamentos teóricos referentes aos blocos de concreto, suas principais características, dosagem e fatores que influenciam na sua fabricação.
CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
O concreto de cimento Portland é o material mais importante da construção civil na atualidade (HELENE; ANDRADE, 2007). Levando em consideração o crescente aumento da população, consequente urbanização e desenvolvimento das cidades, faz-se necessário o uso de grandes quantidades de materiais para a construção de habitações, edifícios, fábricas, obras de saneamento, estradas, canais, pontes, entre outros tipos de infraestrutura, e o concreto de cimento Portland é o material de construção mais utilizado em todos os casos, sendo este, o material mais fabricado em termos de volume (MEHTA e MONTEIRO, 2014).
O concreto define-se como sendo uma rocha artificial constituído de agregados e cimento como aglutinante. Fabricado pela mistura dos agregados (miúdo e graúdo), com cimento e água (LEONHARDT E MÖNNING, 2008). De forma sucinta, é um material plástico, moldado para adquirir a forma almejada antes que endureça e adquirir resistência suficiente para que possa resistir sozinho aos esforços que a ele são solicitados (MEIRA, 2009).
Segundo Felipe (2010), após a confecção, o concreto deve apresentar plasticidade e coesão suficientes para facilitar as operações de manuseio, sejam elas manuais ou por máquinas de pré-fabricados, adquirindo resistência no decorrer do tempo por meio da reação química do cimento com a água.
Dependendo de seu comportamento e suas propriedades, os concretos podem ser divididos em dois significativos grupos: os concretos plásticos e os concretos secos (PETRUCCI, 1998).
2.1.1 Concreto plástico
"Os concretos plásticos apresentam como principal característica, a formação de uma massa facilmente adensável após a mistura e homogeneização dos seus agregados e aglomerantes." (ALMEIDA e PURIFICAÇÃO FILHO, 2014, p.62).
Segundo Almeida e Purificação Filho (2014), os concretos plásticos obedecem à Lei de Abrams, que é considerada como o principal parâmetro para a definição da resistência e durabilidade dos concretos plásticos, indicando ainda, que quanto menor a relação água/cimento, maior será o desempenho do concreto.
Fernandes (2013) define o concreto plástico como um produto que precisa permanecer dentro de um molde durante um determinado tempo, até endurecer, para então ser desformado ou desmoldado.
Para a maior resistência dos concretos plásticos, a quantidade de água adicionada a mistura interfere significativamente, sendo o fator água/cimento um dos fatores mais importantes na dosagem deste tipo de concreto. Segundo Fernandes (2013), quanto menor a quantidade de água adicionada, maior será a resistência de um concreto plástico, ou seja, sua resistência é inversamente proporcional à quantidade de água da mistura.
2.1.2 Concreto seco
Diferentemente do concreto plástico, o concreto seco, possui uma consistência bem maior, devido a menor quantidade de água empregada, o que ocorre para que a desforma das peças possa ser feita imediatamente após a mistura do concreto (FRASSON JR; OLIVEIRA; PRUDÊNCIO JR, 2000).
Os concretos secos são chamados assim por sua mistura possuir características de um concreto levemente umedecido, fazendo com que o seu abatimento seja zero, e exigindo assim, a utilização de máquinas especiais para a retirada do ar aprisionado no interior da mistura (FRASSON JR; OLIVEIRA; PRUDÊNCIO JR, 2000).
"São propriedades do concreto fresco: a consistência, a textura, a trabalhabilidade, a integridade da massa (oposto de segregação), o poder de retenção de água (oposto de exsudação) e a massa específica" (PETRUCCI, 1998, p.81).
A trabalhabilidade, conforme Petrucci (1998), é a capacidade de o concreto ser empregado em uma determinada finalidade, sem perder a sua homogeneidade. A consistência é um dos principais fatores que influenciam esta trabalhabilidade, e é determinada pelo abatimento do tronco de cone (Slump test).
No entanto, o ensaio de abatimento não pode ser realizado com todos os tipos de concreto, sendo um desses o concreto seco, pois sua consistência e sua trabalhabilidade são diferentes. Por isso diz-se que este é um concreto de abatimento zero, ou um concreto sem abatimento (ALMEIDA e PURIFICAÇÃO FILHO, 2014).
Para a determinação das propriedades mecânicas do concreto seco, nem sempre são levadas em consideração as mesmas especificações observadas para o concreto plástico. A Lei de Abrams, por exemplo, segundo Almeida e Purificação Filho (2014), não é seguida à risca, já que reduções na relação água/cimento não garantem acréscimos na resistência à compressão.
A maior diferença, portanto, entre concreto seco e plástico está na determinação da resistência da mistura. Para o concreto plástico esta é proporcional a relação água/cimento empregada no traço. Já no concreto seco, a resistência é proporcional ao grau de compactação ou adensamento que o equipamento proporciona as peças (FERNANDES, 2013).
Como exemplos de concreto plástico podem ser citados o concreto convencional utilizado nas obras para concretagem das estruturas, ou então o graute, utilizado nas obras de alvenaria estrutural. Já o concreto seco é utilizado na fabricação de peças, como, pisos intertravados, tubos, e, principalmente, blocos para alvenaria estrutural (PIROLA, 2011).
BLOCOS DE CONCRETO
Os blocos de concreto podem ser destinados a fechamento de vãos - bloco de vedação ou à sustentação das construções tendo função estrutural - blocos estruturais. Os blocos de vedação e
estruturais feitos de concreto são fisicamente semelhantes e a forma de produção é a mesma. Entretanto, os blocos estruturais possuem paredes mais espessas e maior resistência à compressão (SANDES, 2008).
Como componentes básicos da alvenaria, as unidades são as principais responsáveis pela definição das características resistentes dos elementos, que podem ser encontrados em uma gama variada de formas, tamanhos, padrões, texturas e cores. Os blocos de concreto simples para alvenaria de vedação devem cumprir as disposições da norma NBR 6136 (ABNT, 2016) – Blocos vazados de concreto simples para alvenaria – Requisitos.
Segundo a classificação dos blocos quanto ao material componente, as unidades mais utilizadas no Brasil para edificações de alvenaria são as unidades de concreto, unidades cerâmicas e sílico-calcárias. Quanto a forma as unidades podem ser maciças ou vazadas sendo denominadas tijolos ou blocos respectivamente. São denominadas maciças aquelas que possuem um índice de vazios de no máximo 25% da área total, se os vazios excederem esses limites a unidade é classificada como vazada (SANDES, 2008).
A Figura 1 abaixo ilustra a classificação dos blocos.
Figura 1 - Classificação dos blocos
Fonte: Medeiro e Sabbatini, (1993).
Um fator importante que deve ser levantado é o potencial da utilização do bloco de concreto e a análise do benefício do uso desse material em substituição de outro elemento de alvenaria. Dentre as vantagens e desvantagens de se utilizar o bloco de concreto comparado a outros elementos de alvenaria pode-se citar (ABIBC, 2007).
Vantagens:
Medidas mais uniformes;
Economia de material, já que a parede com blocos de concreto é mais plana que a do bloco cerâmico;
Dispensa o chapisco e o revestimento de argamassa em alguns casos; Possibilidade de pintura diretamente sobre o bloco ou deixá-lo aparente; Redução de tempo da obra;
Economia de 15 a 20% do valor da obra;
Utiliza-se menos blocos por m², cerca de 12,5 blocos por m² ante 25 tijolos.
Desvantagens:
Menor conforto térmico;
Necessita de mão-de-obra especializada; Contribui com o aumento do peso da estrutura; Maior absorção de água.
No caso de blocos estruturais, por não utilizar pilares e vigas o sistema construtivo de alvenaria estrutural apresenta uma série de vantagens (ABIBC, 2007; VFAZITTO, 2007):
Não tem gastos com formas para execução de pilares e vigas; Gastos menores de concreto para grauteamento;
Tubulações passam por dentro dos blocos, evitando o retrabalho de recortes e passagem de tubos;
Baixo índice de desperdício de material;
Economia pode chegar até a 30% do valor da obra; Precisão das dimensões e modulação;
Redução do uso de formas e armaduras;
Requer menos mão de obra. Um pedreiro produz dez vezes m² a mais com blocos de cimento;
Menor exigência de argamassa no assentamento e necessidade da metade de argamassa usada nos tijolos normais para o reboco;
O assentamento dos blocos é feito com muito mais rapidez, visto que eles possuem dimensões maiores que os tijolos convencionais;
Os blocos podem ser produzidos por uma máquina na própria obra, economizando no transporte.
2.2.1 Dimensões
As dimensões reais dos blocos vazados de concreto, especificadas na NBR 6136/2016 devem estar de acordo com o apresentado na Tabela 2.
Tabela 2 - Dimensões reais NBR 6136/2016 Família de blocos Designação Nominal 20 15 12,5 10 7,5 Módulo M-20 M-15 M-12,5 M-10 M-7,5 Largura (mm) 190 140 115 90 65 Altura (mm) 190 190 190 190 190 Comprimento (mm) 390 390 390 30 390 Fonte: ABNT (2016).
As classes A, B, e C definidas pela NBR 6136/2016 são:
Classe A: blocos de concreto com função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima ou abaixo do nível do solo;
Classe B: blocos de concreto com função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima do nível do solo;
Classe C: blocos de concreto com ou sem função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima do nível do solo.
As tolerâncias permitidas às dimensões dos blocos indicadas pela NBR 6136/2016 são de ±3,0 mm para a altura e comprimento e de ±2,0mm para a largura do bloco. A espessura mínima de qualquer parede do bloco exigida pela norma deve ser a indicada na Tabela 3 e a tolerância permitida nas dimensões das paredes é de −1,0mm para cada valor individual.
Tabela 3 - Designação por classe, largura dos blocos e espessura mínima das paredes dos blocos NBR 6136/2016
a = média das medidas tomadas nos pontos das paredes mais estreito; b = soma das espessuras de todas as paredes transversais aos blocos (em milímetro) divididos pelo comprimento nominal dos blocos (em metros).
Fonte: ABNT (2016).
2.2.2 Processo de fabricação dos blocos de concreto
Medeiro e Sabbatini (1993) especificam que as características dos blocos de concreto dependem fundamentalmente dos fatores: natureza dos materiais constituintes, umidade do material usado na moldagem, proporção dos materiais, grau de compactação conferido pelo equipamento e método de cura empregado.
A umidade alcançada na produção das unidades deve ser a maior possível (6 a 8%) para que as unidades não se esboroem (TANGO, 1994). De acordo com Buttler (2007), o concreto empregado na produção de blocos é de consistência seca levemente umedecida, devido a menor
Classe Largura Nominal (mm) Paredes longitudinais (mm) Paredes Transversais Paredesᵃ (mm) Espessura Equivalenteᵇ (mm/m) A 180 25 32 188 140 25 25 188 B 180 32 25 188 140 25 25 188 C 190 18 18 135 140 18 18 135 115 18 18 135 90 18 18 135 65 15 15 113
quantidade de água empregada em sua mistura. Isso faz com que esses concretos possuam abatimento zero e não é válida a Lei de Abrams sendo necessário o uso de máquinas especiais que confiram compacidade a mistura quando inserida nas formas. O desempenho do maquinário e do processo produtivo é fundamental para que se alcance a resistência e as características desejadas. A resistência dos blocos é proporcional a energia de compactação utilizada na vibração, sendo a eficiência da vibro-prensa a responsável direta pela qualidade final das unidades produzidas.
Essa vibração governa as operações de moldagem e colabora diretamente para prensagem dos blocos. Segundo Holanda (2000), a melhor vibração é aquela que permite obter, em um tempo mínimo, blocos de qualidade homogênea em todos os pontos da forma, provocando assim uma ótima compactação.
Hoje a fabricação de blocos de concreto é um processo altamente automatizado, sendo que uma máquina pode produzir até 2000 mil blocos por hora. A produção em série de blocos de concreto contribuiu de forma considerável para a diminuição de seus custos e melhoria de qualidade (FERNANDES, 2013). Na Figura 2 pode ser observada a influência do tipo de equipamento utilizado na moldagem sobre a resistência à compressão dos blocos.
Figura 2 - Resistência à compressão dos blocos em função do tipo de vibro-prensa
Fonte: Albuquerque (2005).
O processo de fabricação dos blocos envolve a moldagem de concreto de consistência rija em moldes com as dimensões pré-estabelecidas do bloco, compactados e vibrados por máquinas
automáticas, depois levados para cura e armazenagem até o momento de entrega (MEDEIROS e SABBATINI, 1993)
2.2.3 Materiais constituintes
Conforme destacou Holanda (2000) os principais materiais empregados na fabricação dos blocos de concreto são cimento, agregado miúdo, graúdo e água, moldados através de vibro-prensas detentoras de alto poder de vibração e prensagem. Dependendo de requisitos específicos a dosagem do concreto poderá também empregar outros componentes, tais como adições minerais, pigmentos e outros aditivos. Todos esses materiais devem possuir características próprias e específicas para serem empregados na produção de blocos.
2.2.3.1 Agregado
Entende-se por agregado o material granular sem forma e volume definidos, de dimensões e propriedades adequadas para o uso em obras de engenharia (SALVADOR FILHO 2007).
As propriedades dos agregados são fundamentais na produção de blocos de concreto, pois interferem, na aderência com a pasta de cimento, na homogeneidade, na resistência e compactação do concreto (SALVADOR FILHO, 2007).
Usualmente para a fabricação de blocos são utilizados agregado miúdo (areia natural/artificial e/ou pó de pedra) e agregado graúdo (pedrisco). O uso do pó de pedra no concreto é uma tendência cada vez maior pelas dificuldades de os areais atenderem as exigências ambientais e pela grande possibilidade de extinção de reservas minerais naturais. Com isso aparece outra desvantagem: o frete. Cada vez mais os areais se afastam dos centros consumidores, e o transporte em muitos casos, tem um custo maior que o próprio material. Porém o pó-de-pedra tem este inconveniente do material pulverulento, que até certo ponto é desejável, pois ajuda a preencher corretamente os vazios do concreto (SALVADOR FILHO, 2007).
A escolha adequada dos agregados é de fundamental importância para a preparação do concreto dos blocos e alguns cuidados devem ser observados. Por exemplo, devem ter grãos duros, compactos, duráveis e com o menor grau de impurezas. É importante levar em conta que
em blocos vazados a dimensão máxima característica do agregado deve ser menor do que a metade da menor espessura da parede do bloco. (ABNT, 2016).
2.2.3.2 Agregado graúdo
Segundo a NBR 7211 (2009, p.03), os agregados graúdos são “agregados cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 4,75mm, em ensaio realizado de acordo com a NBR NM 248, com peneiras definidas pela NBR NM ISO 3310-1.”
Aitcin (2000) recomenda que a seleção do agregado graúdo seja feita após um exame cuidadoso da mineralogia e da petrografia, para assegurar que as partículas são resistentes o suficiente para evitar a ruptura precoce no Concreto de Alto Desempenho (CAD).
Para Mehta e Monteiro (2014), os agregados não participam das reações químicas complexas com a água e geralmente são tratados como materiais de enchimento inerte no concreto. Neville (1997), por outro lado, afirma que o agregado não é um inerte na exata concepção da palavra e suas propriedades físicas, térmicas e, às vezes, também químicas, têm influência no desempenho do concreto.
2.2.3.3 Agregado miúdo
A NBR 7211 (2009, p. 03) define o agregado miúdo como “agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 4,75mm e ficam retidos na peneira com 14 aberturas de malha de 150μm, em ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR NM 248, com peneiras definidas pela ABNT NBR NM ISO 3310-1”.
Um dos requerimentos usados na escolha do agregado miúdo baseia-se na menor demanda de água. Agregado miúdo de partículas arredondadas e textura lisa demanda menor quantidade de água e por esta razão são preferidos para concreto de alta resistência de acordo com o 363 R (ACI, 1991).
Para Aitcin (2000), sempre que possível, o agregado miúdo selecionado deverá ter um módulo de finura de 2,7 a 3,0mm. Devido a uma razoável quantidade de material fino na mistura
não há necessidade de a areia ser tão fina do ponto de vista de segregação e trabalhabilidade. Então o uso de areias mais grossas leva a um pequeno decréscimo na quantidade de água na mistura, o que é vantajoso tanto do ponto de vista da resistência, como do ponto de vista econômico.
2.2.3.4 Cimento Portland
A NBR 5732 (1991) define o cimento Portland como um aglomerante hidráulico produzido pela moagem do clínquer, obtido através da calcinação e clinquerização da mistura de calcário e argila.
O cimento Portland pode ser considerado como um material com propriedades adesivas e coesivas quando misturado com água, capaz de unir e aglomerar fragmentos de minerais entre si, como areia e outros agregados de modo a formar um todo compacto. Isso é possível pela reação química do cimento com a água que gera produtos que possuem propriedades de pega e endurecimento. Essa reação é chamada hidratação do cimento (SALVADOR FILHO, 2007).
Existem vários tipos de cimento Portland produzidos no Brasil diferentes entre si, principalmente em função de sua composição. Dentre os tipos resistentes, os cimentos de alta resistência inicial (CPV ARI e CPV ARI RS) são os mais empregados na produção de componentes pré-moldados de concreto, inclusive na fabricação de blocos para a alvenaria, blocos para pavimentação e em todas as aplicações que necessitam de resistência inicial elevada e desforma rápida (SALVADOR FILHO, 2007).
O cimento CP V de alta resistência inicial (ARI) constitui um tipo particular entre os tipos de cimentos, possui a peculiaridade de atingir altas resistências nos primeiros dias de aplicação. Essa característica é devida a uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer que aumenta a quantidade de C3S em sua composição e pela moagem mais fina do cimento. Assim ao reagir com água, ele adquire elevada resistência com maior velocidade, aumentando a produtividade na indústria de pré-moldados através de uma reutilização mais rápida dos moldes (CIMENTO.ORG, 2010).
Holanda (2000) relata, que para facilitar a moldagem dos blocos alguns fabricantes utilizam aditivos plastificantes e incorporadores de ar, possibilitando a redução do fator água/cimento, aumento da coesão do concreto, diminuição da exsudação, fácil acabamento, além de facilitar a limpeza das partes da máquina que entram em contato com a mistura e proporcionar aumento da produtividade do equipamento.
Define-se aditivo como um produto que, agregado a mistura do concreto em teores não maiores de 5% em relação a massa de cimento permite a modificação de algumas de suas propriedades físicas e químicas, proporcionando efeitos benéficos como, melhoria da trabalhabilidade, menor segregação, aumento da resistência mecânica e aumento da durabilidade (HOLANDA, 2000).
2.2.3.6 Superplastificante
Neville (1997) define superplastificantes como sendo polímeros orgânicos hidrossolúveis obtidos sinteticamente, usando um processo complexo de polimerização para obtenção de moléculas longas de elevada massa molecular. Esses aditivos reduzem o teor de água da mistura, geralmente entre 5 e 10%, às vezes até 15% em concretos com elevada trabalhabilidade.
Os aditivos superplastificantes, também denominados de aditivos redutores de água de alta eficiência, são capazes de reduzir o conteúdo de água de três a quatro vezes em comparação com os aditivos redutores de água normais, sem que haja retardamento no tempo de pega, exsudação ou segregação excessiva (MEHTA e MONTEIRO, 2014).
A função dos aditivos redutores de água é dispersar as partículas de cimento em hidratação, liberando a água que fica presa entre seus grãos, consequentemente aumentando a fluidez da mistura. As reações ocorrem em consequência da repulsão entre os grãos de cimento, devido a forças eletrostáticas, fazendo com que a água que está entre os flocos seja liberada, reduzindo a viscosidade da mistura (HARTMANN et al., 2011).
Os aditivos superplastificantes são formados a base de formaldeído-sulfonato de melamina ou de naftaleno. De modo geral, tanto os plastificantes quanto os superplastificantes, atuam da mesma maneira, porém em intensidades diferentes (NEVILLE e BROOKS, 2013).
2.2.3.7 Água
Seguindo a mesma recomendação para uso em concreto convencional, a água para uso na fabricação de blocos de concreto deve ser isenta de impurezas e de matéria orgânica.
2.2.4 Fatores que influenciam na fabricação dos blocos de concreto
Vários fatores devem ser levados em consideração durante a fabricação de blocos de concreto. Entre os mais importantes estão: os equipamentos utilizados, a escolha da matéria prima para produção, a quantidade e qualidade da água de amassamento, o tempo de adensamento, consistência de moldagem, a cura e os métodos de dosagem utilizados (FERNANDES, 2013).
2.2.4.1 Instalações e equipamentos
O tipo de equipamento utilizado na fabricação dos blocos de concreto tem grande influência na qualidade final do produto. Fernandes (2013, p.21) diz que “os blocos de concreto podem ser produzidos em equipamentos manuais, pneumáticos ou hidráulicos, por meio de vibro compactação e extrusão imediata, de uma mistura homogênea de cimento, areia, pó de pedra, pedrisco, água e aditivos facilitadores de moldagem”.
Inúmeros tipos e modelos de equipamentos para fabricação de blocos estão disponíveis no mercado, onde se pode optar por uma máquina manual, que fabrica apenas 800 blocos por dia a um custo de fabricação alto, devido ao grande consumo de cimento, ou então, pode-se escolher uma instalação automatizada composta de vibro-prensa hidráulica com vibração sincronizada, sendo esta segunda opção capaz de produzir em torno de 20000 blocos em um turno de 8 horas. (FERNANDES, 2013).
2.2.4.2 Cura
Para reduzir a retração devido à perda de água do concreto nas primeiras idades, a cura úmida torna-se essencial durante o período de hidratação mais intensa do cimento e em decorrência há obtenção de blocos de boa qualidade (SANDES, 2008).
A cura é um procedimento utilizado com o objetivo de evitar a perda de água do concreto enquanto jovem. Esse processo evita a perda de água para o ambiente, reduzindo a formação de capilares no concreto, a retração por secagem e a variação da umidade, tornando o concreto menos poroso e consequentemente mais resistente (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Assim, um bom processo de cura reduz o consumo de cimento e melhora a resistência dos blocos de concreto. Os tipos de cura mais utilizados são: ao ar livre, a vapor e por autoclave.
A cura ao ar livre é a mais utilizada em fabricação manual. Ela consiste na aspersão de água para manter os blocos úmidos. Nela deve-se ter o cuidado de manter os blocos protegidos do vento e da ação direta do sol pelo menos na primeira semana, o que ajudará no controle da evaporação da água e consequentemente na hidratação do cimento. A vantagem desse método está relacionada ao baixo custo, devido ao processo não demandar de consumo de energia, manutenção, aquisição e operação de máquinas. Em contrapartida esse método necessita de espaço protegido para o estoque dos blocos em cura, transporte para levá-los ao local de cura e possibilidade de perda de blocos no transporte (MEDEIROS, 1994).
Quanto a cura a vapor, mais usada em indústrias, é um processo rápido durando cerca de 16 horas, sendo apenas duas horas de aplicação direta do vapor. Os blocos são armazenados em câmeras a temperaturas de 65 a 82°C. Esse processo mantém o ambiente saturado de vapor, evitando perda de água do concreto durante a reação do cimento e a cura. Após essa etapa, as peças permanecem em repouso até o dia seguinte. Essas câmaras são alimentadas por caldeiras que devem usar água desmineralizada a fim de evitar a obstrução da tubulação por sedimentação de materiais. Possui a vantagem de menor quantidade de estoque na cura já que é mais rápida e a desvantagem de manutenção nas caldeiras que pode interromper a cura (MEDEIROS, 1994).
Finalmente na cura por autoclave os blocos são submetidos à altas temperaturas e pressão, sendo um método bastante eficaz no desempenho mecânico dos blocos, porém de alto custo (SANDES, 2008).
2.2.4.3 Tempo de adensamento
O tempo de adensamento está ligado ao preenchimento e a mistura do concreto nos moldes e tem grande influência na resistência e permeabilidade dos blocos, o processo deve
oferecer uma boa aparência do bloco na desforma, total preenchimento da mistura no molde, resistência dos blocos na desforma e tem forte influência na produtividade das operações de fabricação dos blocos (SOUZA, 2001).
2.2.4.4 Consistência de moldagem
Consistência de moldagem varia em função do método de moldagem utilizado. Essa consistência, deve permitir uma boa moldagem e manuseio do bloco na desforma. Para se chegar a uma boa consistência de moldagem deve-se ajustar traços até que se obtenha uma mistura com boa trabalhabilidade (SOUZA, 2001).
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO, ABSORÇÃO E RETRAÇÃO
Os blocos de concreto devem atender aos limites, quanto a absorção, resistência e retração por secagem, estabelecido pela NBR 6136/2016.
A tabela 4 define esses limites.
Tabela 4 - Requisitos para resistência característica à compressão, absorção e retração
Classificaç ão Classe Resistencia característica a compressão axial ᵃ (MPa) Absorção (%) Retraç ão ᵈ (%) Agregado Normal ᵇ Agregado Leve ᶜ
Individual Média Individual Média
Com função estrutural A fbk ≥ 8,0 ≤ 9,0 ≤8,0 ≤16,0 ≤13,0 ≤0,065 B 4,0 ≤fbk < 8,0 ≤10,0 ≤9,0 Com ou sem função estrutural C fbk ≥ 3,0 ≤11,0 10,0
a = resistência característica a compressão axial aos 28 dias; b = blocos fabricados com agregado normal (ver definição na ABNT NBR 9935); c = blocos fabricados com agregado leve (ver definição na ABNT NBR 9935); d =
ensaio facultativo. Fonte: ABNT (2016).
Adições minerais são materiais que possuem sílica em sua composição, geralmente adicionados ao concreto em grandes quantidades, que variam de 20 a 70% do total da massa cimentícia (MEHTA e MONTEIRO, 2014).
Os pretextos para sua utilização vão desde a melhoria na trabalhabilidade do concreto até a durabilidade necessária às condições de serviços, sendo também relevante a diminuição nos custos da produção, sendo que as adições minerais possuem um custo bem inferior quando comparado ao cimento Portland (SILVA, 2007).
Dal Molin (2011) menciona que até antes da invenção do cimento estas adições vêm sendo usadas na construção civil, no período de 1500 a.C. um material de origem vulcânica, oriundo de erupções na ilha Santorini na Grécia, era utilizado para diversas obras em todo o império romano.
As adições minerais empregadas nos dias atuais vêm, geralmente, procedentes de outras indústrias, que seriam eliminados em ampla escala em locais inadequados causando danos ao meio ambiente, porém com controle de qualidade, estes detritos podem ser incorporados ao concreto como substituição do cimento ou como adição mineral. As usinas de energia elétrica e alto-fornos metalúrgicos, são as principais fontes de resíduos gerados em grande escala (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
Duart (2008) divide as adições minerais em três tipos:
Inertes: adições que não proporcionam reação química considerável quando acrescentada ao concreto, atuam especialmente pelo processo físico ajudando na nucleação dos produtos de hidratação do cimento, como exemplo tem-se o filler calcário;
Hidráulicas: produzem propriedades cimentantes quando se encontram na presença da água, é o caso da Escória de Alto Forno (E);
Pozolanas: na presença de água reagem com o CH que convém como ativador na reação nomeada ‘Pozolânica’, é o caso da cinza volante (CV), sílica ativa (SA) e a Cinza de Casca de Arroz (CCA).
