Desenvolvimento de concreto utilizando resíduo de mármore como substituição parcial do cimento Porland: estudo experimental

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WAGNER LUIS ALTISSIMO DE OLIVEIRA

DESENVOLVIMENTO DE CONCRETO UTILIZANDO RESÍDUO DE

MÁRMORE COMO SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO CIMENTO

PORLAND: ESTUDO EXPERIMENTAL.

Ijui/RS 2016

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DESENVOLVIMENTO DE CONCRETO UTILIZANDO RESÍDUO DE MÁRMORE COMO SUBSTITUIÇÃO PARCIAL CIMENTO PORLAND: ESTUDO EXPERIMENTAL

Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.

Orientador: Professor Me. Lucas Fernando Krug

Ijui/RS 2016

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DESENVOLVIMENTO DE CONCRETO UTILIZANDO RESÍDUO DE MÁRMORE COMO SUBSTITUIÇÃO PARCIAL CIMENTO PORLAND: ESTUDO

EXPERIMENTAL

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.

Ijui, 22 de dezembro de 2016

Prof. Lucas Fernando Krug Mestre pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos – UNISINOS - Orientador Prof. Lia Geovana Sala Coordenador do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA

Prof. Eder Claro Pedrozo Mestre pela Universidade Federal de santa Maria - UFSM

Prof. Lucas Fernando Krug Mestre pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos – UNISINOS

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Dedico esse trabalho a minha família que sempre esteve ao meu lado sem medir esforços em busca desta conquista.

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agradecer a colaboração daqueles que cooperaram com esta investigação.

Acima de tudo, agradeço a Deus pela vida e pela coragem que sempre me acompanharam a cada novo desafio e dificuldade encontrada.

Aos meus pais e minha irmã, pela confiança, carinho e apoio ao longo de todos esses meus anos de estudos, e de forma especial, neste período da graduação.

A minha esposa Caroline De Castro Feller, por ter me apoiada e me ajudado nas horas de dificuldade no decorres dos anos, e as minhas filhas Helena Rafaela e Valentina que são meus maiores tesouros;

Ao meu orientador Professor Mestre Lucas Fernando Krug, pela orientação e apoio não só neste trabalho, mas em parte do curso;

A construtora Polígono e ao Engenheiro civil Sergio D’avilla pela oportunidade de estágio na sua empresa.

Ao meu amigo e Engenheiro Roque Rogerio Ottonelli Dalmas pela parceria nos projetos desenvolvidos em conjunto.

Aos amigos e colegas irmãos João, Natanael, Jocacio, Renato, Diogo, Luiz Luchesse, Marcos Zanin, Cesar Pereira, Leonardo, Renan, Filipe pelas longas e intermináveis horas de estudos e companheirismo, pela ajuda nas horas de dificuldade no decorrer do curso.

Aos colegas Giovanni, Julia, Igor, Willian que me auxiliaram na elaboração dos ensaios. A todos os professores que nos passaram os seus conhecimentos no decorrer do curso. A empresa Marmoraria Ijhui pela colaboração e doção do resíduo de mármore para a elaboração desse projeto.

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Para nós os grandes homens não são aqueles que resolveram os problemas, mas aqueles que os descobriram. Albert Schweitzer

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Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ,Ijuí, 2015. O processo de fabricação de materiais para construção civil gera grandes quantidades de resíduos, aos quais, muitas vezes, não é dado o destino correto para que não venham a agredir de alguma maneira o meio ambiente. O concreto é um produto essencial e de grande consumo em qualquer construção. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar as características e o potencial do Resíduo de Mármore como material de substituição parcial do cimento Portland em concreto tanto no estado fresco como no endurecido, avaliando a resistência à compressão, à tração por compressão e absorção por capilaridade. A pesquisa desenvolvida consistira em incorporar até 20% do (RM) em um concreto de resistência 25 Mpa de referência.Com os resultados obtidos, é possível analisar que o traço com substituição parcial de 20% mostrou resultados bem positivos, ao ensaios que foram submetidos. O Resíduo de Mármore empregado é oriundo da cidade de Ijui-RS.

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The material manufacturing process for construction generates large amounts of waste, which often is not given the correct destination so that they do not come to harm in any way the environment. Concrete is an essential product and consumer in any construction. This research aims to evaluate the characteristics and marble waste of potential as a replacement material and partial addition of Portland cement in concrete in both the fresh and the hardened, evaluating the compressive strength, tensile compression and absorption by capillarity. The developed research consisted in incorporating and remove up to 20 % of waste in a resistance of concrete 25 Mpa reference. The Marble Residue employee arises from the marble factoryIjuhi located in the municipality of Ijuí -RS.

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Figura 5. Ensaio de tração por compressão diametral. ... 33

Figura 6. Delineamento de pesquisa ... 37

Figura 7. Agregado Miúdo. ... 40

Figura 8. Agregado Graúdo. ... 41

Figura 9. Tanque de coleta do material. ... 42

Figura 10. Tanque de coleta material. ... 43

Figura 11. Baldes com o material. ... 43

Figura 12. Material espalhado para secagem ao sol. ... 44

Figura 13. Material espalhado para secagem ao sol. ... 44

Figura 14. Material recolhido para bandejas. ... 45

Figura 15. Material após a secagem. ... 45

Figura 16. Peneiramento do material. ... 46

Figura 17. Resultado do material passante na peneira 200... 46

Figura 18. Ensaio de La Chatelier. ... 47

Figura 19. Ensaio de la Chatelier. ... 47

Figura 20. “Slump Test” ... 51

Figura 21. Moldes ... 52

Figura 22: Ensaio de Resistência à compressão: ... 53

Figura 23: Corpos de prova na estufa para secagem. ... 54

Figura 24:Corpos de prova sobre postos sobre a água: ... 55

Figura 25. Resistência à compressão. ... 57

Figura 27. Corpo-de-prova pronto para o ensaio. ... 60

Figura 28. Resistência a Tração. ... 60

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Tabela 3:Ensaios de caracterização do cimento. ... 39

Tabela 4: Características físicas do agregado miúdo... 40

Tabela 5: Características físicas do agregado graúdo (brita 1). ... 42

Tabela 6. Ensaio de Densidade ( La Chatelier volumétrico). ... 48

Tabela 7: Programa experimental ... 50

Tabela 8. Quantidade de material a ser utilizado... 50

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a/g Relação água/aglomerante

CP Corpos de Prova

CH Hidróxido de Cálcio

C-H-S Silicato de Cálcio hidratado C3S Silicato Tricálcico

IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change

NR Norma Regulamentadora

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1.2.1 Questões de Pesquisa ... 15

1.2.2 Objetivos de Pesquisa ... 15

1.2.3 Delimitação ... 16

1.3 Organização da pesquisa ... 16

2 Revisão da Literatura ... 18

2.1 Histórico e utilização cimento portland ... 18

2.2 Concreto de cimento portland e seus constituintes: ... 20

2.2.1 Cimento ... 21

2.2.2 Agregado ... 23

2.2.2.1 Agregados graúdos – pedra Brita ... 25

2.2.2.2 Agregados Miúdo – Areia Natural ... 26

2.2.3 Água ... 26 2.2.4 Aditivos e adições ... 27 2.3 MÉTODOS DE DOSAGEM ... 28 2.4 Propriedades do concreto ... 29 2.4.1 No estado fresco ... 29 2.4.1.1 Trabalhabilidade ... 29 2.4.1.2 Tempo de pega ... 30 2.4.2 No estado endurecido ... 30

2.4.3 Resistencia à compressão Simples ... 30

2.4.4 Resistência à tração por compressão diametral ... 32

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3.4 Materiais utilizados ... 39

3.4.1 Cimento ... 39

3.4.2 Agregado miúdo natural ... 40

3.4.3 Agregado Graúdo ... 41

3.4.4 Resíduo de mármore ... 42

3.4.4.1 Coleta e preparação do Resíduo de Mármore: ... 42

3.4.4.2 Resultados do ensaio de La Chatelier: ... 48

3.4.5 Água ... 48

3.5 Cálculo de dosagem pelo método da abcp ... 48

3.5.1 Traço Referência ... 49

3.5.2 Determinar a quantidade de material a ser utilizado ... 49

3.6 Mistura e produção dos corpos de prova ... 50

3.7 Ensaios para verificação de desempenho ... 52

3.7.1 Resistência a compressão simples ... 52

3.7.2 Absorção por capilaridade ... 54

4 Análise dos resultados ... 57

4.1 Resistência à Compressão simples ... 57

4.2 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL ... 59

4.3 ABSORÇÃO POR CAPILARIDADE ... 62

5 CONCLUSÃO ... 64

5.1 Sugestão para trabalhos futuros ... 65

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1 INTRODUÇÃO

Esta pesquisa tem por objetivo avaliar as características e o potencial do (RM) como material de substituição do (CP) em concreto tanto no estado fresco como no endurecido, avaliando a resistência à compressão, à tração por compressão e absorção por capilaridade. 1.1 CONTEXTO

A construção civil é uma das atividades mais antigas que se tem conhecimento. É um dos fatores causadores da necessidade de se utilizar recursos minerais. Desde o surgimento do Império Romano, construtores já procuravam maneiras de utilizar resíduos resultantes da construção civil (ISAIA, 2007).

O concreto, posteriormente à água, é o material mais consumido pelo homem e também o mais utilizado em construções no mundo, se bem dosado e executado, à sua capacidade de fornecer excelentes propriedades mecânicas em um considerável custo baixo, sendo um material necessário para o progresso da civilização (MEHTA; MONTEIRO, 2008). A escolha dos matérias de construção no futuro deveria atender ao quádruplo enfoque iniciado pela letra E: Engenharia, Economia, Energia e Ecologia (MEHTA, 1992).

A utilização desses resíduos é vantajosa não apenas pelo aumento da atividade industrial, mas principalmente, devido à redução no estoque de matérias prima provenientes de recursos naturais não renováveis, que atualmente são extraídos de maneira indiscriminada, muitas vezes irracional (CAMPOS, 2015)

Boa parte desses resíduos pode ser reciclado, reutilizado, transformado e incorporado, de modo a produzir novos materiais de construção, assim atendendo à crescente demanda por tecnologia alternativas de construção mais simples e econômicas (CAMPOS, 2015).

A reutilização desse resíduos é ainda mais justificada, pois não necessita de energia para moagem ou peneiramento, pois o interessante ponto de vista prático, ou seja, para que as indústrias possam absorver essa inovação futuramente que haja custo agregado no pré-tratamento desse resíduo.

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DESENVOLVIMENTO DE CONCRETO UTILIZANDO RESÍDUO DE MÁRMORE COMO ADIÇÃO PARCIAL DO CIMENTO PORLAND: ESTUDO EXPERIMENTAL

Pretende-se que algumas propriedades do concreto possam ser melhoradas com o Resíduo de Mármore. Esses resíduos tem características de um pó, composto boa parte por finos; que podem resultar no aumento do efeito filler. Além disso, análises químicas indicam presença de alumina e sílica, de forma que, possivelmente, esse resíduo poderá apresentar atividade pozolânica (TIBONI, 2007)

Diante das abordagens, o presente estudo justifica-se por retirar 20% de cimento Portland de um concreto de 25 Mpa de referência, e incorporar o Resíduo de mármore à este concreto. O cimento utilizado para o desenvolvimento da pesquisa será o CP II F-32, pois o mesmo contém baixo teor de pozolana. Destaca-se a importância do estudo e da experimentação de novas tecnologias e de materiais alternativos que possam ser usados nas edificações produzidas neste setor.

Neste experimento, o roteiro de dosagem do concreto de cimento Portland ocorrerá conforme o método da ABCP. Por meio deste método, determinara a base para a elaboração dos traços adotados, que auxiliaram na realização deste trabalho.

Tendo o concreto como um material que apresenta muitas variáveis envolvidas na determinação de suas propriedades, sua qualidade está diretamente relacionada ao nível de controle utilizado em todas as suas etapas de produção, dá a escolha das matérias-primas até a cura e sua desforma (MENOSSE, 2004).

Almeida e Silva, (2005) apresentam muitas vantagens com o uso do pó retirado das jazidas, sendo as principais: aproveitamento integral das jazidas sem descarte de efluentes, menor consumo de cimento na preparação do concreto e solução de problemas ambientais.

No ramo de indústria da construção civil, um meio de reduzir os problemas ao meio ambiente é a obtenção de uma estrutura com maior durabilidade, que necessitará de menos recursos de manutenção e de intervenções ao longo do tempo (PERREIRA, 2010).

Utilizar o pó retirado das jazidas, pode gerar uma maior lucratividade às empresas e trazer benefícios ao meio ambiente (BuestNeto,2006). Segundo John (2005), no Brasil, há cerca

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de dez anos atrás, o consumo de agregados naturais somente na produção de concreto e argamassa era de 220 milhões de toneladas/ano.

A adequada escolha de materiais de construção pode contribuir decisivamente para a diminuição da quantidade de energia necessária na construção de edifícios e pode reduzir as emissões de CO2 em 30% (JAVALI; TOGAL, 2008).

Já afirmava Metha (1999) que a indústria do concreto tinha um papel fundamental na infraestrutura do pais, pois, como representava a maior consumidora de reservas naturais, a mesma tinha a obrigação de incorporar tecnologias adequadas, que procurassem minimizar os agentes potenciais de problemas ambientais. O autor ressalta que, percebe-se que, além de fornecer material de construção com um custo menor, a indústria de cimento deve assumir um papel social na conservação das reservas naturais.

1.2 PROBLEMA

Oliveira 2009 afirma que construção civil é responsável pelo consumo de 40% a 75% da matéria-prima produzida no planeta. Atualmente, o consumo de cimento é maior que o de alimentos e o de concreto, só perde para o de água. Para cada ser humano, são produzidos 500 quilos de entulho ao ano, o que equivale a 3,5 milhões de toneladas por ano. Esses dados fazem da construção civil a indústria mais poluente do planeta, relata Agopyan para a revista Globo Ciência em 2013. Sendo a única indústria capaz de absorver quase que totalmente os resíduos que produz.

Com aumento da população mundial e a necessidade de se obter construções de edifícios e outras obras de infraestrutura, complicara ainda mais o consumo de matérias-primas não renováveis, como a produção de resíduos. (JAVALI; TOGAL, 2008). O processo de fabricação de cimento consome um volume extremamente elevado de energia, ficando atrás apenas da produção de aço e alumínio, valores atingindo a 4 Giga Joule por toneladas (CAMÕES,2005). Segundo (IPCC,2014) o setor da construção civil, em termos ambientais, é responsável por cerca de 3% do total de emissões de CO2 para a atmosfera. O (IPCC,2014) relata que na

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produção. As grandes emissões nas usinas são ocasionadas principalmente na produção do clinquer – pela alta temperatura do forno rotativo, no qual se consome grandes volumes de combustíveis- e à decomposição química das matérias-primas (HENDRIKS et al, 2004).

1.2.1 Questões de Pesquisa

A principal questão da pesquisa deste trabalho é:

 A incorporação de resíduos de mármore em substituição parcial do cimento altera as propriedades do concreto?

1.2.2 Objetivos de Pesquisa

Objetivo principal:

Esta pesquisa de trabalho de conclusão de curso tem como objetivo o desenvolvimento de concreto de cimento portland com a utilização do resíduo de mármore como adição e como substituição parcial na produção de concreto de cimento portland.

Visando contribuir com a diminuição no volume de resíduos destinados a contaminação ambiental, redução da extração de matéria-prima para a produção de cimento, buscando a preservação dos resíduos naturais, contribuindo para o desenvolvimento sustentável do planeta. Será desenvolvido um traço de referência de 25MPa, dentro dos padrões normativos da ABNT tais como: resistência mecânica à compressão e a tração, tempo, abatimento, entre outras propriedades.

Definido o traço de referência, será desenvolvido novos traços contendo a parcela de substituição do cimento pelo resíduo de mármore, nas distintas porcentagens de 10% e 20% em relação a massa de cimento.

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 Verificar a influência da incorporação de resíduos de mármore em concreto no estado endurecido.

 Avaliar a resistência a tração e compressão do concreto 7,21,28 e 56 dias.  Verificação a absorção por capilaridade em 28 dias.

1.2.3 Delimitação

O presente trabalho abordará o reaproveitamento do resíduo de mármore como substituição do cimento Portland, para a composição de concreto.

1.3 ORGANIZAÇÃO DA PESQUISA

A estrutura da apresentação deste trabalho será da seguinte maneira:  Capitulo 1:

Encontra-se uma breve introdução sobre o tema, abordando algumas justificativas, bem como questões da pesquisa e os objetivos, geral e especifico deste trabalho.

 Capitulo 2:

É contemplado com as referências bibliográficas sobre o concreto de cimento Portland, abordando seus matérias constituintes e os métodos de dosagem.

 Capitulo 3:

Explanação da metodologia aplicada, desde a coleta do matéria utilizadado, originado pelo corte e polimento do mármore, caraterização do objeto de estudo, até o método de dosagem, com todos os detalhes e procedimentos executados.

 Capitulo 4:

Encontra-se os resultados obtidos através de ensaios de resistência à compressão simples, resistência à tração por compressão diametral e absorção por capilaridade, quanto ao

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concreto endurecido.  Capitulo 5:

Conclusão sobre a pesquisa desenvolvida, enfatizando os resultados e suas recomendações e fornecimento de sugestões para trabalhos futuros.

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2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 HISTÓRICO E UTILIZAÇÃO CIMENTO PORTLAND

SNIC, (2016) define a palavra cimento do latim CAEMENTU, espécie de pedra natural de rochedos e não esquadrejadas. Tem sua origem de 4.500 anos na velha Roma. As imponentes construção do Egito antigo, já utilizavam uma liga constituída por uma mistura de gesso calcinado. As imponentes obras gregas e romanas, tais como o Panteão e Coliseu (figura 1), foram construídas com solos de origem vulcânica da ilha grega de Santorim ou das proximidades da cidade italiana de Pozzouli (ABCP, 2016).

Figura 1: Coliseu

Fonte: Google (2016).

Segundo (ABCP, 2016) o desenvolvimento do cimento foi em 1756 pelo inglês John Smeaton, conseguindo alcançar um produto de alta resistência por meio de calcinação de calcários moles e argilosos. Por volta de 1818, o francês Vicat alcançou resultados semelhantes aos de Smeaton, misturando calcários e argilosos. O francês é considerado o inventor do cimento artificial. Em 1824, o construtor inglês Joseph Aspdin queimou pedras de argila e calcarias, transformando em um pó fino, percebeu que a mistura depois de seca se tornava tão

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dura quanto pedra, essa mistura não se dissolvia em água e foi patenteado pelo mesmo com o nome de cimento Portland, pois era semelhante as rochas da ilha de Portland.

No Brasil, no ano de 1888, ocorreu a primeira tentativa de aplicar esses conhecimentos relativos a fabricação de (CP), em uma fábrica de propriedade do comendador Antônio Proost Rodovalho localizada na cidade de São Paulo (ABCP, 2016).

Após a 2ª guerra, o Brasil entrou num processo de desenvolvimento industrial e de sua infraestrutura. O consumo de cimento era de 12,9 kg/hab/ano em 1935, quase dobrando no fim da guerra e aumentando para 67,7 kg/hab/ ano em 1962. Durante esse período o Brasil inaugurou 16 novas fabricas de cimento, se tornando auto suficiente no consumo de cimento (SNIC 2004).

Segundo SNIC (2016) A partir dos anos 2000, com o marco regulatório da construção civil, o incentivo à construção imobiliária, o crescimento da massa salarial, expansão do credito, redução dos juros e a capitalização das incorporadoras e construtoras, a atividade da construção civil apresentou um forte crescimento e consequentemente a indústria do cimento. O Gráfico 1 aponta as regiões do Brasil conforme o seu consumo de cimento no ano de 2015. Ano após ano o consumo de cimento batia o recorde de 71,7 milhões de toneladas em 2014 como representa o gráfico 2 abaixo, tendo uma redução nos últimos ano, para o ano de 2016 os dados ainda não foram totalmente computados:

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__________________________________________________________________________________________ Gráfico 1: Consumo de cimento no Brasil

Fonte: SNIC (2016).

Gráfico 2: Consumo de cimento no Brasil nos últimos 8 anos.

Fonte: SNIC (2016)

2.2 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND E SEUS CONSTITUINTES:

Segundo Petrucci (1994) o concreto hidráulico é um material de construção constituído por mistura de um aglomerante com um ou mais matérias inertes e água. De acordo com o autor

4.767.042; 7% 15.411.398; 24% 6.174.174; 9% 27.994.077; 43% 10.968.958; 17%

Consumo por Região

REGIÃO NORTE REGIÃO NORDESTE REGIÃO CENTRO-OESTE REGIÃO SUDESTE REGIÃO SUL 51.892.315 60.007.980 64.971.75369.323.633 70.965.593 71.703.179 65.315.622 14.012.421 0 10.000.000 20.000.000 30.000.000 40.000.000 50.000.000 60.000.000 70.000.000 80.000.000 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

CONSUMO DE CIMENTO NO DECORRER

DO ANOS.

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quando recém-misturado, deve oferecer condições tais de plasticidade que facilitem as operações de manuseio indispensáveis ao lançamento nas formas, adquirindo, com o tempo, pelas reações que então se processarem entre aglomerante e água, coesão e resistência.

Petrucci (1994) também enfatiza que os matérias que compõem o concreto são: cimento, agregado miúdo, agregado graúdo e água.

2.2.1 Cimento

Petruci, (1998) define cimento como um material pulverulento, constituído de silicatos e aluminatos de cálcio. Estes silicatos e aluminatos complexos, quando misturados com água, hidratam-se e fazem com que a massa endureça, que oferece alta resistência mecânica, cimento resulta da moagem do clinquer.

Cimento é um material fino pulverizado, que apresenta propriedades ligantes, devido às reações químicas entre os minerais do cimento e água. (CP) é definido como um pó fino, com propriedades aglomerantes que endurece sob ação da água, depois de endurecido se em contato com à ação não se decompõe (METHA, 1994).

BAUER (1979), atribui que o (CP) é compostos pelos seguintes matérias:

“Cimento Portland é o produto obtido pela pulverização de clinker constituído essencialmente de silicatos hidráulicos de cálcio, com uma certa proporção de sulfatos de cálcio natural, contendo, eventualmente, adições de certas substâncias que modificam suas propriedades ou facilitam seu emprego. O clinker é um produto de natureza granulosa, resultante da calcinação de uma mistura daqueles materiais, conduzida até a temperatura de sua fusão incipiente” (BAUER, 1979, p. 35).

Segundo (Bastos, 2011) cimento é composto de clinquer e adições, tendo o clinquer como principal componente, estando presente em todos os tipos de cimento. O autor relata que o clinquer tem como matérias-primas o calcário e a argila, sua propriedade básica é de ser um ligante hidráulico, que endurece quando em contato com a água.

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No Brasil existem diferentes tipos de cimento que se diferem em relação a sua composição, são classificados como o cimento comum, o composto, o de alto-forno, o pozolânico, o de alta resistência inicial, o resistente a sulfato, os branco e o de baixo teor de hidratação. Os tipos de cimento listados na tabela da figura 2 e os mais usados nas construções são o CP II E-32, o CPII F-32 e o CPIII- 40. Cimento do tipo CPV-ARI é muito utilizado nas fabricas de estruturas pré-moldadas (BASTOS, 2011).

Figura 2: Nomenclatura dos cimentos Portland em 1997

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Segundo ABCP 2015 as influencias assinaladas no quadro da figura 3 são relativas, pode-se ampliar ou reduzir o efeito do (CP) sobre as argamassas e concretos, por meio do aumento ou diminuição da quantidade de seus componentes, sobre tudo a água e o cimento. Com as características dos seus componentes, principalmente ao agregados (areia, pedra britada, pó-de-pedra etc.), podem alterar o grua de influência, com tudo se os mesmos contiverem matérias orgânicos (folhas, raízes etc.). Podendo-se usar aditivos químicos para reduzir certas influencias ou aumentar outras, se desejado ou necessário.

Figura 3. Influência dos tipos de cimento nas argamassa e concretos

Fonte: ABCP (2016).

O comercio fornece cimento em sacos de 50 kg, com exceção do cimento ARI que pode ser encontrado em sacas de 40 Kg (BASTOS, 2011).

2.2.2 Agregado

Agregados são considerados como um material de enchimento inerte de concretos e argamassas, mas com o crescente conhecimento do papel fundamental desempenhado por eles (METHA e MONTEIRO, 1994).

GIAMMUSSO (1985) define qualquer material natural ou artificial que possa ser quimicamente inerte com relação ao cimento, poderá ser utilizado como agregado de concreto.

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Segundo o referido autor, utilizando os agregados que podem reagir, pode-se neutralizar os efeitos dessa reatividade.

Segundo Menose (2004), o produto básico da construção civil é o Concreto à base de (CP). O concreto em média é composto por 42% de agregado graúdo (brita), 40% de areia, 10% de cimento, 7% de água e 1% de aditivos químicos. Cerca de 70% do concreto é constituídos por agregados, demostrando a importância do uso de agregados com especificações adequadas. Os agregados graúdos e miúdos afetam a qualidade e desempenho do concreto, quanto a estabilidade dimensional, resistência, durabilidade e trabalhabilidade (METHA; MONTEIRO, 2008).

Encontra-se na NBR 9935 (2011) os termos relativos a agregados mais usuais empregados em concreto e argamassa de cimento. Podendo classificar os agregados quanto a sua natureza, como.

 Agregado: material granular, geralmente inerte com dimensões e propriedades adequadas para a preparação de argamassa e concreto;

 Agregado natural: material pétreo que pode ser utilizado tal como é encontrado na natureza, podendo ser submetido à lavagem, classificação ou britagem;  Agregado miúdo de britagem: todo material com grãos passantes na malha de

4,75 mm obtido por processo de britagem. Assim, tanto o pó de pedra quanto a areia industrial de britagem (areia artificial) pertence a esta classificação;  Agregado reciclado: material obtido de rejeitos, subprodutos da produção

industrial, mineração, processo de construção ou demolição da construção civil, incluindo agregados recuperados de concreto fresco por lavagem;

 Agregado especial: agregado cujas propriedades podem conferir ao concreto ou argamassa um desempenho que permita ou auxilia no atendimento de solicitações especificas em estruturas não usuais.

Menose (2004) atribui que os finos possuem várias denominações técnicas e comerciais devido à falta de uma norma técnica que apresente especificações gerais. O nome mais usual é ainda o pó de pedra.

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Define-se a composição granulométrica através da distribuição do tamanho das partículas do agregado, expressando em porcentagem acumuladas das frações retidas ou passantes em dada serie de abertura de peneira (WEIDMANN, 2008). A tabela 01 apresenta as aberturas nominais conforme a NBR 7122:2009.

Tabela 1.Peneiras da Série normal e Intermediarias e Respectivas aberturas nominais Série Normal Série Intermedi

75mm - - 63mm - 50mm 37,5mm - - 31,5mm - 25mm 19mm - - 12,5mm - - 9,5mm 6,3mm - - 4,75mm - 2,36mm - 1,18mm - 600 μm - 300 μm - 150 μm - Fonte: NBR 7211:2009.

2.2.2.1 Agregados graúdos – pedra Brita

A NBR, 7211: 2005 define agregado graúdo como, matérias granulares provenientes de rochas, inertes e de característica semelhante, passante na peneira 152 mm e retidos na 4,8 mm, como seixo rolado, cascalho e pedra brita.

Segundo Bauer, (1979), brita é o agregado obtido através de rochas encontradas em depósitos geológicos, conhecido como jazidas.

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Na tabela 2 refere-se aos agregados graúdos (britas) com suas seguintes numeração e dimensões mínimas e máximas.

Tabela 2. Classificação de acordo com as dimensões nominais

Fonte: NBR 7211:2009

As britas normais são obtidas através da trituração de rochas, tais como basalto, gnaisse e granito (BASTOS, 2011).

2.2.2.2 Agregados Miúdo – Areia Natural

Segundo PETRUCCI, (1998), define-se agregado miúdo normal ou corrente a pedrisco ou areia quartzosa, com tamanhos de partículas que no máximo 15% ficam retidos na peneira 4,8 mm.

Bauer (2001) distribui o tamanho de grãos para as três faixas granulométricas da areia:  Areia fina: 0,15 a 0,6 mm;

 Areia Média: 0,6 a 2,4 mm;  Areia Grossa: 2,4 a 4,8 mm.

A NBR 7225 (1993), define agregado miúdo como: “Pedregulho fino, pedrisco grosso, médio e fino, areia grossa, média e fina, com dimensões entre 4,8 mm e 0,075 mm” (NBR 7225, 193, p.02).

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A NBR 15900: 2009 ressalta que a água que vem ser utilizada na mistura de concreto e argamassa não pode conter substancias no qual altera as propriedades químicas e físicas do concreto, tais como na hidratação do cimento, resistência e alteração da pega.

Segundo Pedrozo (2014) água, elemento indispensável ao concreto, pois, possibilita as reações químicas de hidratação do cimento, emitindo calor que resulta em seu endurecimento.

Silva (2004) alerta que precisa-se de cuidado com a água no concreto, respeitando a quantidade indicada em projeto para o traço que se deseja utilizar e para a resistência que se deseja.

Uma água imprópria para beber não é necessariamente imprópria para utilizar na fabricação do concreto. De modo que a resistência do concreto, a água ácida, alcalina, salgada, salobra, colorida ou com mau cheiro não podem ser rejeitadas, pelo fato que essas águas vindas da reciclagem e operações industrias terem sido utilizada no amassamento de concreto (METHA, 1994).

2.2.4 Aditivos e adições

Frequentemente, em vez da utilização de cimentos especiais, pode-se alterar algumas das suas propriedades do cimento, incorporando um aditivo para cimento ou um aditivo para concreto (NEVILLE e BROOKS, 2013).

“A NBR 11678:2011 define aditivo como o produto que, adicionado durante o processo de preparação do concreto, em quantidade máxima de 5% da massa de material cimentício, modifica suas propriedades no estado fresco e/ou endurecido. Não são considerados nesta definição os pigmentos orgânicos á produção de concreto colorido” (NEVILLE E BROOKS, 2013, P, 145).

A ASTM C 125 define aditivo/adição como qualquer outro material, que não seja água, agregados, cimentos hidráulicos ou fibras, que possa ser usado como ingrediente do concreto ou argamassa misturando antes ou durante a mistura (METHA e MONTEIRO, 2008).

Segundo (METHA e MONTEIRO (2008) as adições pozolânicas tendem a reduzir a exsudação e aumentar a coesão do concreto. As cinzas volantes, quando usadas para substituir

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parcialmente o agregado miúdo, geralmente aumentam a consistência com um dado consumo de água.

2.3 MÉTODOS DE DOSAGEM

Metha e Monteiro (2008) define dosagem de concreto como processo da combinação correta de cimento, agregados, água, adições e aditivos, para produzir o concreto de acordo com as especificações dadas. Ressalta o autor que o exercício da arte de dosagem do concreto pode ser muito recompensador, pois os efeitos de dosagem no custo de concreto e em importantes propriedades, tanto no estado fresco como no endurecido.

Para Metha e Monteiro (1994) a dosagem tem um objetivo amplo de expressar-se como a escolha dos matérias adequados entre aqueles disponíveis a combinação mais econômica, desde de que se produza um concreto que atenda as características mínimas de desempenho estabelecidas.

Segundo Vasconsellos (1997) dosar concreto, é quantificar seus componentes de forma que após sua correta execução (medição; mistura; transporte; lançamento; adensamento e cura), apresente propriedades (resistência mecânica, impermeabilidade e durabilidade) que o capacitem a construir-se em parte integrante e útil de uma peça isolada ou de uma estrutura.

A NBR 12655:2006 relata dois tipos de dosagem, a dosagem racional e experimental e a dosagem empírica. Dosagem experimental deve ser utilizado em concreto da classe C15(fck =

15 Mpa) ou superiores, usando matérias e condições iguais as da obra. Dosagem empírica utilizada em concreto da classe C10(fck = 10 Mpa) e deve ter no mínimo 300 kg de cimento por

metro cúbico.

Priskulink (1977), a dosagem tem por finalidade fazer com que o concreto se adeque a porção de aglomerantes, agregados miúdos e graúdos, água, e eventualmente, aditivos estabelecidos e que atenda as seguintes condições:

a) Estado fresco: característica trabalhável e mantenha sua homogeneidade nas etapas de misturas, transporte, lançamento e adensamento.

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___________________________________________________________________________

b) Estado endurecido: Oferecer, as propriedades exigidas no projeto estrutural (resistência mecânica, retração, deformação lenta) acordes com as especificações de cálculo e a aparência exigida no projeto arquitetônico; c) Consistir, sustentando suas propriedades durante sua vida útil para a estrutura,

pois, os possíveis efeitos danosos. d) Seja econômico.

Embora os métodos de dosagem IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas), INT (Instituto Nacional de Tecnologia), ITERS (Instituto Tecnológico do Estado do Rio Grande do Sul) e o método da ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland), mostrarem diferenças entre si, muitas atividades são comuns, exemplo, o cálculo da resistência média de dosagem, a relação da resistência à compressão com o fator água/cimento para determinado tipo e classe de cimento, quando um estudo de dosagem ter por objetivo adquirir uma resistência especificada, sem descuidar da economia e da sustentabilidade que sempre devem basear um estudo de dosagem contemporâneo ( O CONCRETO, 2012).

Menosse (2004), define o método ABCP como bastante simples, onde se conjugam tabelas previas e ensaios de verificação. Obtém-se a dosagem em função da resistência desejada e das massas especificas dos agregados.

2.4 PROPRIEDADES DO CONCRETO 2.4.1 No estado fresco

Deve ser destacado que a resistência do concreto com determinadas proporções de misturas é muito influenciada pelo seu grau de adensamento, sendo assim de fundamental importância que a consistência da mistura seja tal qual o concreto possa ser transportado, lançado, adensado e acabado facilmente sem segregações (NEVELLE, 2016).

(34)

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Metha e Monteiro (2008) define trabalhabidade do concreto como a propriedade que determina o esforço exigido para manipular uma quantidade de concreto fresco, com pouca perda de homogeneidade.

Já Nevville e Brooks (2013) define trabalhabilidade como a quantidade de trabalho interno necessário para a obtenção do adensamento total.

Segundo Neville (2016) um concreto que pode ser facilmente adensado é considerado um concreto trabalhável. O referido autor ainda ressalta que trabalhabilidade significa facilidade de lançamento.

2.4.1.2 Tempo de pega

Neville e Brooks (2013) define tempo de pega, como, termo utilizado para descrever o enrijecimento da pasta de cimento, referindo-se que a pega é a mudança do estado fluido para o rígido.

Os tempos de início e fim de pega do cimento são pontos definidos por métodos de ensaio. Dois pontos determinam a taxa de solidificação de uma pasta fresca do cimento. A pega do concreto é definida pela solidificação em uma mistura fresca de concreto (METHA e MONTEIRO, 2008).

Segundo Metha e Monteiro (2008) o tempo de início e de fim de pega, quando medidos pelo método de resistência à penetração, não registram uma alteração nas características da pasta do cimento.

2.4.2 No estado endurecido

2.4.3 Resistencia à compressão Simples

Segundo Neville e Brooks (2013) afirma que a resistência à compressão é considerada a propriedade mais importante do concreto, dando uma classificação da qualidade da estrutura. Para Helene e Terzian (1992) definem que a resistência à compressão do concreto é a que à

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melhor lhe representa e qualifica, mas é necessário que sua dosagem e preparo seja levado em consideração, como suas propriedades.

A resistência de um material e determinada pela sua capacidade de resistir as tensões sem romper, várias vezes são identificado fissuras ocasionadas pela ruptura do concreto (MEHTA; MONTEIRO, 2008). Segundo o autor a resistência está associada a tensão que o material necessita para causar ruptura, o concreto por si só antes mesmo de ser submetidos a tensão externas, muitas fissuras finas.

Kelm (2011), define que a resistência do concreto é obtida pela hidratação do cimento. Muitas das vezes os ensaios de resistência são realizados pela moldagem de corpos-de-prova, passando pelo processo de cura em condições de temperatura e umidade específica, e rompimento aos 28 dias para se obter o resultado da sua resistência.

Segundo Metha e Monterio (1994) a resistência a compressão do concreto é classificada como:

 Baixa resistência (resistência à compressão menor que 20 Mpa);  Moderada resistência (resistência à compressão entre 20 e 40 Mpa);  Alta resistência (resistência superior a 40 Mpa).

Para Nogueira e Willam (2011) afirmam que a relação a/c da mistura está relacionada principalmente com as propriedades elásticas (módulo de elasticidade, coeficiente de Poisson e massa específica) do concreto e não a sua resistência.

Andrade e Tutikian (2011) os fatores que influenciam a resistência da mistura além da relação a/c, os principais são: idade, agregados e tipos de cimento, esse quanto mais fino for, maior será a sua resistência.

Metha e Monteiro (2008) classificam vários fatores que afetam a resistência do concreto, entre os fatores a idade de cura, relação a/c, tipo de agregado, tipos de cimento,

(36)

__________________________________________________________________________________________ Figura 4. Disposição do corpo-de-prova.

aditivos e adições. Os autores relatam que conforme aumenta-se a idade da cura e se reduz o fator a/c a resistência a tração/compressão diminui.

A NBR 5738 (1994) baseia a realização deste ensaio da resistência à compressão simples. Os corpos de provas padrões brasileiros são esféricos e cilíndricos com 15 cm de diâmetro e 30 de altura, com a referência de idade dos ensaios de 28 dias. Seus resultados são expressados em megapascal, com três algarismos significativos.

Conforme a norma NBR 5739 (2007) os corpos-de-prova deve ser posicionado ao modo que, quando estiver centrado seu eixo coincida com o da máquina, assim fazendo com que a carga aplicada continuamente, sem choque e com crescimento constante da tensão passe pelo centro do corpo-de-prova até a sua ruptura.

2.4.4 Resistência à tração por compressão diametral

Segundo a NBR 7222 (1994) este é o ensaio mais utilizado, quando se necessita caracterizar o concreto quando os esforços de tração é utiliza o mesmo CP cilíndrico do ensaio de compressão (15 cm por 30 cm).

A NBR 7222 (1994) define que para a realização do ensaio, o corpo de prova é colocado com o eixo horizontal entre os pratos da máquina, e o contato entre corpo de prova e prato deve ocorrer somente ao longo de duas diretrizes, como mostra a figura 04 e 05 abaixo:

(37)

___________________________________________________________________________

Figura 5. Ensaio de tração por compressão diametral.

Fonte: Adaptado de Mehta e Monteiro (2008).

2.4.5 Absorção por capilaridade

Segundo Malhota (1984) a permeabilidade do concreto é um dos critérios mais importante da fase de projeto, no caso de estruturas que devem impedir a passagem de água, um exemplo considerado são as barragens, como em estruturas exposto ao meio ambiente agressivo.

Metha e Monteiro, (2008) descreve que a durabilidade de um concreto é ligada a sua porosidade capilar. A permeabilidade depende principalmente da relação água/cimento que determina o tamanho, volume e continuidade dos espaços capilares, dimensão máxima do agregado, que influencia a espessura e as microfissuras entre o agregado graúdo e a pasta de cimento.

A NBR 9779 (1995) define que a absorção de água por capilaridade é expressa em g/cm² e calculada dividindo o aumento da massa pela área de seção transversal da superfície do corpo- de- prova que está em contato com a água.

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Dada a seguinte expressão:

𝐶 =𝐴 − 𝐵 𝑆 Onde:

C= Absorção de água por capilaridade, em g/cm²;

A= Massa do corpo-de-prova que permanece com uma das faces em contato com a água durante um período de tempo especificado, em g;

B= Massa do corpo-de-prova seco, quando atingir a temperatura de (23 ± 2) ºC, em g; S= Área da seção transversal, em cm².

2.5 ADIÇÃO POZOLANICA EM CONCRETO

Há mais de 60 anos a utilização de pozolana no concreto vem sendo realizada, primeiramente pelo o uso da cinza volante nas obras de barragens, que tinha como proposito de diminuir o calor de hidratação e o custo. Na década de 70, passou-se a incorporar no concreto o uso da microssílica, com a incumbência de aumentar a resistência e dar melhor trabalhabilidade ao concreto (ISAIA, 1995).

Segundo Metha e Monteiro (2008), concretos de alta resistência e alto desempenho são diretamente ligados à incorporação de material pozolânicos, possuindo um fator importante que é a redução do volume total e o tamanho dos poros. Além disso as adições conferem ao cimento propriedades melhores e baixos custos. Afirma Mteha (1998):

“Seria óbvio que”, se encontrássemos meios para utilizar toda ou a maior parte da cinza volante e escória granulada de alto forno, seja sob a forma de cimento com adições ou como material cimentício no concreto, poderíamos suprir a demanda de cimento no ano 2005 sem nenhum acréscimo na capacidade atual de produção de clínquer, assegurando, assim, o desenvolvimento sustentável da indústria do cimento e concreto [...] (p.4)

Com a evolução das adições minerais pozolânicas está mais acessível se produzir concretos cada vez mais resistente e duráveis, desta forma, podemos considerar a pozolana como ferramentas capazes de viabilizar os concretos de alto desempenho, que por si só são um

(39)

___________________________________________________________________________

aprimoramento dos concretos convencionais a partir da redução da porosidade e das modificações microestruturais (VALENZUELA E CHODOUNSKY 2010).

A ocorrência do aumento das propriedades mecânicas e durabilidade, se dá pela adições que reagem ao reagirem com o CH da hidratação do clinquer e ou cimento Portland, forma o C-H-S diminuindo a permeabilidade e a absorção, este efeito é chamado de pozolânico.

Dal Molin (2005) relata que a utilização de adições minerais podem beneficiar muitas propriedades do concreto, tanto nos efeitos físicos, químicos ou na conjunta ação dos dois efeitos. Para o referido autor um dos motivos do aumento da resistência mecânica do concreto é pelo processo de refinamento dos poros e dos cristais que se encontram na pasta do cimento. De acordo com Metha (1989), com o passar dos tempos será cada vez maior o uso de teores de pozolana em concretos estruturais, tendo como consequência menor consumo de cimento, melhor trabalhabilidade, menor calor de hidratação e um aumento da durabilidade das estruturas.

Para Levy (2005) incorporar adições de minerais ao concreto, como adição ou substituição do cimento, traz uma redução significativa de emissão de CO2, bem como o

consumo de energia que se utiliza para a produção de cimento.

Silva (2010), relata que pode se utilizar o material pozolânicos de duas formas, como adição durante a fabricação do cimento Portland, obtendo os cimentos compostos (método usado em países como Brasil, França e Alemanha), outra maneira de utilização se dá como adição ao concreto (usado nos Estados Unidos). Independentemente do método usado os resultado final são semelhantes: o mineral interage química e fisicamente com os produtos de hidratação do cimento Portland, modificando a microestrutura da pasta.

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3 MÉTODO DE PESQUISA

A pesquisa tem todo o seu foco voltado em, coleta de resíduos, caracterização dos matérias, dosagem do concreto, ensaios de resistência a compressão e a tração, ensaios de capilaridade do concreto e analisando comportamento do concreto de cimento Portland com a incorporação e substituição do resíduos de mármore.

Segundo Gil (2010) pesquisa define-se como, procedimento racional e sistemático que tem como objetivo proporcionar respostas aos problemas propostos, a pesquisa é requerida quando não se dispõe de informações suficientes para obter as resposta do problema.

3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA

A pesquisa quanto aos objetivos é classificada como de caráter experimental, pois descreve métodos e procedimentos da realização de ensaios.

Segundo Gil (2004) pesquisa experimental é utilizada para determinar um objeto de estudo, que tende a selecionar as variáveis que seriam capazes de influenciá-lo, definir as formas de controle e observação dos efeitos que essa variável produz no projeto.

A presente pesquisa adotada para o desenvolvimento do trabalho será uma pesquisa exploratória seguida de um estudo de caso.

Essas pesquisa exploratória tem o objetivo maior de proporcionar familiaridade com o problema, com vistas e torna-lo mais explicito a construir hipótese (GIL, 2004). Essas pesquisas tem o objetivo principal o aprimoramento de ideias ou a descoberta de intuições (GIL, 2004).

A pesquisa bibliográfica tem seu desenvolvimento com base em material já elaborado, constituído de livros e artigos científicos (GIL 2004). Quase todos os estudos exige-se algum trabalho dessa natureza, há pesquisas desenvolvidas exclusivamente a partir de fontes bibliográficas (GIL 2004).

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___________________________________________________________________________

Gil (2004) classifica a principal vantagem da pesquisa bibliográfica permite ao investigador a cobertura de uma gama de fenômenos muito mais amplas do que uma pesquisa direta.

A forma de apresentam as conclusões de uma pesquisa experimental não se difere das outras pesquisas, considerando o que foi dito a respeito do relatório da pesquisa bibliográfica (GIL 2004).

3.2 DELINEAMENTO

O presente trabalho será dividido em três etapas. A primeira parte do estudo será exploratória, que consiste em uma pesquisa bibliográfica do assunto, a etapa seguir será composta pelo desenvolvimento da pesquisa acompanhado pela coleta de material e estudos experimentais, por fim a terceira e última etapa, a análise dos resultados e conclusão. Para maior entendimento do processo, a figura 6 apresenta a sequência do trabalho.

Figura 6. Delineamento de pesquisa

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Primeiramente o projeto será exposto o tema, voltando ele para a construção civil e meio ambiente. Feito isso a pesquisa será aprofundada no histórico, métodos e características destes materiais.

Os dados explorados, em seguida será feito uma pesquisa e coleta dos materiais, passando futuramente para os estudos experimentais e laboratoriais da pesquisa.

O resultado do trabalho será a análise da pesquisa elaborada com o demonstrativo dos resultados alcançados, serão apresentadas sugestões de futuras que poderão ser adotadas para obter novos resultados de pesquisa.

3.3 CARACTERIZAÇÃO DO OBJETO DE ESTUDO

Com o objetivo de se obter parâmetros que permitissem descrever o comportamento RM, na substituição e adição parcial do CP. O material utilizado para a substituição do cimento foi o resíduo de mármore fornecido pela empresa Marmorarya Ijhui da cidade de Ijui – RS, os materiais utilizados na pesquisa, como areia média e brita 1 serão fornecidos pelo Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ e Cimento Portland será adquirido através do estudante.

Para início do trabalho realizou-se uma dosagem de concreto padrão, pelo método da ABCP, que inicialmente se arbitra um fator água/cimento para atingir a resistência de 25MPa ou o mais aproximado possível, mas para isso precisa-se de 28 dias. Após definir o traço padrão, realizaram-se as moldagens dos CP com a substituição e adição parcial do CP, com as porcentagem de 10% e 20% nas substituições e adições, para depois rompê-los nas idades pré-estabelecidas.

Estabelecidas as composições a ser estudado, o processo experimental consistira na confecção dos concretos, moldagem dos corpos-de-prova, cura dos corpos-de-prova em câmara úmida e na realização de ensaios para avaliação do desempenho mecânico e durabilidade dos compostos cimentícios.

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 Avaliação da resistência à compressão axial.  Avaliação da resistência à tração diametral.  Avaliação da absorção do concreto.

Com as dosagem estabelecidas, confeccionaram-se vinte e um (21) CP para cada traço estudado (referencia, 10% e 20% de substituição), para os seguintes ensaios:

 Resistência à compressão simples (7,21,28 e 56 dias de idade);  Resistência à tração por compressão diametral (28,56 dias de idade);  Absorção por capilaridade (28 dias de idade).

3.4 MATERIAIS UTILIZADOS 3.4.1 Cimento

Petruci, (1998) define cimento como um material pulverulento, constituído de silicatos e aluminatos de cálcio. Estes silicatos e aluminatos complexos, quando misturados com água, hidratam-se e fazem com que a massa endureça, que oferece alta resistência mecânica, cimento resulta da moagem do clinquer. O cimento que será utilizado para o desenvolvimento da pesquisa foi é o CP II-F-32 da SUPREMO que de acordo com a norma NBR 11578/1991 pois o mesmo não possui adições pozolânicas na composição, além de ser um cimento bastante utilizado.

Para a realização desta pesquisa foram realizado o ensaio de massa específica do cimento conforme a NBR NM 23. Os resultados do ensaio conta na tabela 3.

Tabela 3:Ensaios de caracterização do cimento.

ENSAIO NORMAS RESULTADOS

Massa especifica NBR NM 23 2,751

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3.4.2 Agregado miúdo natural

O agregado miúdo natural utilizado para a realização deste trabalho será fornecida pelo Laboratório de engenharia Civil da UNIJUÍ. Os ensaios de caracterização física deste material foram determinados pelas normas NBR NM 248 Composição Granulométrica, NBR 9776 Massa específica do agregado miúdo, NBR NM 45 Massa unitária solta Conforme a figura 7 mostra o material depositado no laboratório e a tabela 4 apresenta os resultados encontrados:

Figura 7. Agregado Miúdo.

Fonte: Autoria Própria (2016).

Tabela 4: Características físicas do agregado miúdo.

PROPRIEDADE RESULTADO

Diâmetro máx. (mm) 1,2

Modulo de finura 1,7

Massa especifica (g/cm³) 2,57

Massa unitária solta (kg/dm³) 1,5

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3.4.3 Agregado Graúdo

O agregado graúdo natural utilizado para a realização deste trabalho é fornecida pelo Laboratório de engenharia Civil da UNIJUÍ. Os ensaios de caraterização física deste material foram determinados pelas NBR NM 248 Composição Granulométrica, NBR NM 53 Massa especifica e absorção do agregado graúdo e NBR NM 45 Massa unitária compactada, a figura 8 mostra o material depositado no laboratório e a tabela 5 mostra os resultados obtidos pelos ensaios de caracterização:

Figura 8. Agregado Graúdo.

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__________________________________________________________________________________________ Tabela 5: Características físicas do agregado graúdo (brita 1).

PORPRIEDADE RESULTADO

Diâmetro máx. (mm) 19

Modulo de Finura 6,80

Massa especifica (g/cm³) 2,91

Aborção 1,24

Massa unitária compac. (kg/dm³) 1,58

3.4.4 Resíduo de mármore

O material alvo desta pesquisa é uma pasta proveniente do corte e polimento do mármore, é proveniente da cidade de Ijui-RS, da empresa Marmoraria Ijhui.

3.4.4.1 Coleta e preparação do Resíduo de Mármore:

Apresenta-se o momento em que a pasta do resíduo, utilizada na pesquisa foi coletado dos tanque da indústria, Figura 9 e 10. Não se trata de uma operação fácil pois o tanque contém muita água, e a coleta ocorreu no período do inverno.

Figura 9. Tanque de coleta do material.

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Figura 10. Tanque de coleta material.

O resíduo coletado no tanque, foi transportado para o laboratório por meio de baldes de 20 litros, figura 11. Chegando ao laboratório foi despejado em uma lona e submetido a um processo de secagem ao sol Figura 12 e 13, sendo coberto ao entardecer e aberto ao amanhecer do dia seguinte, ficando expostos ao sol no decorrer de três dias por volta de 10:00 (dez horas) por dia em um total de 30 horas.

Figura 11. Baldes com o material.

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__________________________________________________________________________________________ Figura 12. Material espalhado para secagem ao sol.

Figura 13. Material espalhado para secagem ao sol.

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O resíduo logo após passar pelo processo de secagem ao sol, foi levado para bandejas, Figura 14, logo em seguida foi para a estufa em uma temperatura de 110ºC, e lá ficou por 24 horas, resultando em material granular, figura 15.

Figura 14. Material recolhido para bandejas.

Fonte: Autoria Própria (2016). Figura 15. Material após a secagem.

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O resíduo seco em seguida foi submetido ao processo de peneiramento em uma peneira de modulo de finura 200, figura 16, após todo esse processo o resíduo em pó foi estocado em pó em sacas fechados, evitando o contato com a humidade e assim estando pronto para ser aplicado na pesquisa, como mostra a figura 17.

Figura 16. Peneiramento do material.

Fonte: Autoria Própria (2016)

Figura 17. Resultado do material passante na peneira 200.

Após todo o processo de coleta e preparação do resíduo, foram preparadas quatro amostras de 60g do material, duas do material e duas amostra do cimento que foi usado para o desenvolvimento da pesquisa, para o ensaio de Le Chatelier , conforme mostra a figura 18.

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Figura 18. Ensaio de La Chatelier.

Segundo a NBR NM 23 prescreve que o método para a determinação da massa especifica do cimento Portland e outros matérias em pó por meio do frasco de Le Chatelier, em que o volume de um corpo é medido pelo deslocamento de um liquido figura 19.

Figura 19. Ensaio de la Chatelier.

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Após ensaio realizados chegou-se aos resultados dos mesmos, que é a média das duas determinações, com três algarismos significativos, e é calculado pela expressão abaixo.

𝜌 = 𝑀

𝑣𝑓 − 𝑣𝑖 Onde:

𝞺= Massa especifica g/m³; vf= Leitura final do volume vi= Leitura inicial do volume; M= Massa inicial do cimento em g. 3.4.4.2 Resultados do ensaio de La Chatelier:

Tabela 6. Ensaio de Densidade ( La Chatelier volumétrico).

Amostra Material vi vf M(g) 𝞺

1 Pó de Mármore 0 21,0 60 2,843

3.4.5 Água

Para a confecção do concreto, foi utilizada água do Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUI, extraídas de poços artesianos que abastece o prédio.

3.5 CÁLCULO DE DOSAGEM PELO MÉTODO DA ABCP

É um método simples, que foi criado na década de 80 pela ABCP, que caracteriza-se por obter a dosagem em relação a resistência desejada e de massas especificas de agregados disponíveis, foi realizado um traço referência de 25 MPa aos 28 dias, onde o fator agua/cimento adotado é 0,60.

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Após análise e estudo da caracterização dos matérias que seriam utilizados na pesquisa chegou-se ao seguintes dados:

 Diâmetro máximo do agregado graúdo: 19 mm  Módulo de finura do agregado miúdo: 1,70

 Massa unitária compactada (MUC) do agregado graúdo: 1580 Kg/m³  Massa específica real do agregado miúdo: 2574 Kg/m³

 Massa específica real do agregado graúdo: 2910 Kg/m³  Abatimento “SLUMP TEST”: 80 mm±10 mm

 Massa específica do cimento CP II-Z-32: 2752 Kg/m³

3.5.1 Traço Referência

De posse dos dados de caracterização dos materiais obtém-se o seguinte traço referência para o consumo por metro cubico.

 Cimento 341,67 kg/m³  Areia 651,48 kg/m³  Brita 1216,6 kg/m³  Água 205 l/m³

3.5.2 Determinar a quantidade de material a ser utilizado

Para este programa experimental foram moldados 21 corpos de prova para cada modalidade de experimento conforme tabela 7:

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__________________________________________________________________________________________ Tabela 7: Programa experimental

Programa Experimental Idade Ref Subs 10% Subs 20% Resistência à Compressão 7 3 3 3 21 3 3 3 28 3 3 3 56 3 3 3

Resistência à tração por Compressão 28 3 3 3

Absorção por Capilaridade 56 3 3 3

28 3 3 3

Total 21 21 21

Fonte: Propria (2016).

Com esse objetivo definido calculou-se a quantidade de material por betonada (mistura), que poder ser visualizados na tabela 8 abaixo:

Tabela 8. Quantidade de material a ser utilizado.

Material Quantidade de Material (kg)

Ref. 10% 20% Cimento _14,35 _12,915 _11,48 Agregado Graúdo _51,1 _51,1 _51,1 Agregado Miúdo _27,36 _27,36 _27,36 Pó de mármore _1,44 _2,87 Água _8,61 _8,61 _8,61 Fonte: Propria (2016).

3.6 MISTURA E PRODUÇÃO DOS CORPOS DE PROVA

Para a realização desta esta etapa do trabalho, foi produzido um concreto de referência 25 MPa, e outro com traço de substituição 10% do cimento e outro com substituição de 20% do cimento. O Fator água/cimento adotado incialmente foi o mesmo para todos os traços a/c 0,60. Foi trabalhado com um “Slump test” de 85mm (figura 20) para todos os traços, os mesmos resultaram em um consumo de água diferente, conforme tabela 6, mostra a quantidade de água usada pra cada trabalho e o fator a/Aglomerante final para cada mistura. Notou-se que o

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concreto composto pela substituição de 20% do cimento, foi o que mais absorveu água para atingir a trabalhabilidade requerida.

Tabela 9. Quantidade de material a ser utilizado.

Traços Slump test (mm) Massa Especifica Volume de água (kg) Fator a/Agl final Referência 85 22,66 6,93 0,48 Subs. 10% 85 22,51 7,28 0,50 Subs. 20% 85 22,55 7,61 0,53 Fonte: Propria (2016).

Figura 20. “Slump Test”

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Para a realização da mistura dos componentes do concreto, foi utilizado a betoneira, conforme as normas ABNT NBR 12655/1996- Concreto –Preparo, controle e recebimento. A moldagem e a cura dos corpos de provas foram realizadas de acordo com a NBR 5738-1994 “moldagem e cura de corpos-de-prova de concreto, cilíndrico ou prismáticos”. Para esse trabalho foram moldados 21 corpos-de-prova, para rompimento em 4 idades diferentes, em forma cilíndrica de 10 cm de diâmetro por 20 cm de altura.

Logo após a moldagem, colocou-se, para obter rigidez por 24 horas os corpos-de-prova conforme figura 21, para a desforma no dia seguinte, logo após os corpos de prova foram identificados um a um e levados à câmara úmida, onde permaneceram até as suas respectivas idades.

Figura 21. Moldes

Fonte: Própria (2016).

3.7 ENSAIOS PARA VERIFICAÇÃO DE DESEMPENHO 3.7.1 Resistência a compressão simples

A resistência à compressão simples dos concretos foi obtida por meio de corpo-de-prova cilíndrico com dimensões 10 cm diâmetro com altura de 20 cm. Esse ensaio foi realizado no Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUI, em prensa normatizada para as idades de 7,21,28 e 56 dias.

Logo após a moldagem conforme a norma NBR 5739 (2007). Conforme a norma já citada o corpo-de-prova deve ser posicionado (figura 22), ao modo que, quando estiver centrado

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seu eixo coincida com o da máquina, assim fazendo com que a carga aplicada continuamente, sem choque e com crescimento constante da tensão passe pelo centro do corpo-de-prova até a sua ruptura. A resistência à compressão é calculada pela equação abaixo:

𝑓𝑐 = 4𝐹 𝜋𝑥𝐷2

FC: é a resistência à compressão em Mpa; F: é a força máxima alcançada em Newtons; Π= Pi;

D: é o diâmetro do corpo-de-prova em mm;

Figura 22: Ensaio de Resistência à compressão:

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3.7.2 Absorção por capilaridade

Para a obtenção dos resultados do ensaio de absorção de água por capilaridade, foram realizados seguindo as recomendações da NBR 9779/2012. Para realização do ensaio os corpos de provas foram retirados da câmera úmida após 28 dias. O referido ensaio foi realizado seguindo a NBR 9779/2012.

As etapas realizadas:

a) Secagem dos corpos-de-prova em estufa com uma temperatura de 105±5ºC (figura 23) por 24 horas, passado esse período os corpos-de-prova foram levados a pesagem e sendo repetido esse passos a cada duas horas até que apresentassem consistência da massa.

Figura 23: Corpos de prova na estufa para secagem.

Fonte: Própria (2016).

b) Após posiciona-se os corpos-de-prova sobre suportes preenchendo com água o recipiente de ensaio, de modo que o nível de água permaneça constante a (5 ± 1) mm acima da sua face inferior (figura 24). Os corpos-de-prova foram sobrepostos em um recipiente sobre suportes de alumínio, para que sua face inferior entrasse em contato com a água.