LUCAS EDUARDO HARTMANN

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

LUCAS EDUARDO HARTMANN

ANÁLISE DA SUBSTITUIÇÃO DO AGREGADO MIÚDO POR

GRANILHA E PÓ DE PEDRA NAS PROPRIEDADES FÍSICAS E

MECÂNICAS DO CONCRETO – APLICAÇÃO EM ELEMENTOS

PRÉ-MOLDADOS.

Sinop

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

LUCAS EDUARDO HARTMANN

ANÁLISE DA SUBSTITUIÇÃO DO AGREGADO MIÚDO POR

GRANILHA E PÓ DE PEDRA NAS PROPRIEDADES FÍSICAS E

MECÂNICAS DO CONCRETO – APLICAÇÃO EM ELEMENTOS

PRÉ-MOLDADOS.

Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Prof. Orientador: Prof. Dr. André Luiz Nonato Ferraz.

Sinop

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LISTA DE ABREVIATURAS

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IV

LISTA DE FIGURAS

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DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

Título: Análise da Substituição do Agregado Miúdo por Granilha e Pó de Pedra nas Propriedades Físicas e Mecânicas Do Concreto – Aplicação em Elementos Pré-Moldados.

2. Tema: 30100003 – Engenharia Civil.

3. Delimitação do Tema: 30101018 – Materiais e componentes de construção. 4. Proponente: Lucas Eduardo Hartmann

5. Orientador(a): André Luiz Nonato Ferraz

6. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso - UNEMAT, campus de Sinop - MT.

7. Público Alvo: Construtora Lindóia, profissionais, acadêmicos e pesquisadores da área de engenharia civil.

8. Localização: Pisoforte Pré-moldados – Avenida Foz do Iguaçu, nº 444, Distrito Industrial – Sinop – MT, CEP 78557-503.

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VI

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ... 7 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 8 3 JUSTIFICATIVA... 9 4 OBJETIVOS ... 10 4.1 OBJETIVO GERAL ... 10 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 10 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 11 6 METODOLOGIA ... 14 7 CRONOGRAMA ... 18 8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 19

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1 INTRODUÇÃO

O concreto é o elemento estrutural mais utilizado atualmente no ramo da construção civil, seu manuseio é relativamente simples e, portanto, não exige mão de obra tão especializada quanto a mão de obra exigida para outras técnicas construtivas como estrutura metálica, por exemplo. Tal elemento é muito bem aceito no meio civil por transmitir a sensação de segurança que vem de elementos rígidos e um tanto quanto robustos.

Um dos problemas das construções em concreto armado é o tempo utilizado para a execução da obra, graças a um serviço muito manual e dependente do tempo de cura do concreto para prosseguimento para outras etapas da estrutura. Sendo assim, a utilização de pré-moldados aparece como uma solução para obras em concreto armado com curto prazo para finalização.

Os elementos pré-moldados representam uma opção válida para racionalizar o processo de produção. Essas peças apresentam algumas características significativas, são elas: rapidez de execução, controle de qualidade, projetos de modulação e relativo nível organizacional de produção (PEDERIVA, 2009).

Com a utilização de pré-moldados e um controle de cronograma, é possível garantir a montagem dos elementos estruturais de forma ágil, já que são içados e montados por máquinas como guindastes ou guindautos, sendo a montagem após o período de cura do elemento.

Para garantir a agilidade da técnica, nem só os encarregados da montagem são os responsáveis, mas também todos os atuantes da indústria de pré-moldados, na produção das peças necessárias, se atentando aos cronogramas e ao padrão de qualidade.

Já foi notado no pátio que com algumas alterações no traço do concreto, a peça pode apresentar uma maior ou menor uniformidade superficial. Dentre essas alterações já foi testada a substituição de parte do agregado miúdo (areia natural) por granilha ou pó de pedra. As substituições geraram um resultado superficial satisfatório, inclusive, no caso da utilização da granilha, as peças ficaram quase perfeitas.

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2 PROBLEMATIZAÇÃO

Dentre as etapas da produção, encontra-se o acabamento superficial da peça logo após a desforma, aplicando-se massa de cimento nas faces da mesma. Tal procedimento tem por finalidade manter a uniformidade de suas superfícies com o fechamento dos eventuais vazios.

O procedimento é necessário para a manutenção do padrão de qualidade tanto da empresa quanto da construção civil, porém demanda tempo e mão de obra. Durante ciclos de produção com número de elementos elevado, alguns funcionários precisam deixar de lado outras atividades, logo, faz-se necessário a presença de um maior número de empregados, gerando um aumento na folha de pagamento.

Vazios de concretagem acontecem em várias peças quando o concreto não tem fluidez suficiente para expulsar o ar de dentro da forma, mesmo com a posterior vibração. Porém, a maior aparição desses vazios está localizada na produção de cochos para alimentação animal.

Foi possível notar que o concreto pode apresentar melhores características superficiais com a variação de agregados miúdos realizada, no entanto, não sabemos as características físicas e mecânicas do concreto produzido a partir dos novos traços em teste. Assim, precisamos conhecer tais especificações do mesmo para saber se podemos fazer sua utilização em elementos estruturais.

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3 JUSTIFICATIVA

Para a empresa, é necessário a manutenção do padrão de qualidade, mas toda economia é bem-vinda, tanto no quesito dinheiro quanto no quesito tempo. Peças com menos defeitos superficiais podem ser enviadas à obra mais rapidamente, deixando o espaço do pátio mais vazio para a realização de outras atividades.

Os funcionários responsáveis integralmente pelo acabamento superficial têm competência para a realização de outras atividades para a contribuam com o andamento da produção, porém, lhes falta tempo. Tal tempo pode ser melhor aproveitado caso as peças concretadas tenham o mínimo possível de vazios de concretagem, garantido por um traço de concreto estudado.

Já foi notado no pátio que com algumas alterações no traço do concreto, a peça pode apresentar uma maior ou menor uniformidade superficial. Dentre essas alterações já foi testada a substituição de parte do agregado miúdo (areia natural) por granilha ou pó de pedra. As substituições geraram um resultado superficial satisfatório, inclusive, no caso da utilização da granilha, as peças ficaram quase perfeitas.

Sabendo disso, podemos juntar um conhecimento por experiência da fábrica de pré-moldados, com o conhecimento técnico advindo dos futuros estudos e da universidade, garantindo uma ampliação dos conhecimentos a respeito do concreto.

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4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

Analisar as características físicas e mecânicas de diferentes traços de concreto usinado utilizados na produção de pré-moldados, verificando se os mesmos podem ser utilizados para a concretagem de peças estruturais.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Analisar a resistência à compressão do concreto para os traços ensaiados.  Mensurar o abatimento do tronco de cone (slump) dos concretos ensaiados.  Verificar a fluidez do concreto, analisando sua capacidade de adensamento.  Analisar as mudanças de tempo e funcionários nas etapas de acabamento das

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5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

5.1 CONCRETO

Conforme Helene e Andrade (2010), o concreto de cimento Portland é o mais importante material estrutural e de construção civil da atualidade. Mesmo sendo o mais recente dos materiais da construção de estruturas, pode ser considerado como uma das descobertas mais interessantes da história do desenvolvimento da humanidade e sua qualidade de vida.

O uso expressivo do concreto é relacionado às suas diversas propriedades, já que se tem consistência e trabalhabilidade em seu estado fresco, sendo assim um elemento moldável. Já no seu estado endurecido, o mesmo tem boa resistência mecânica, à água, às intempéries e apresenta boa durabilidade. (METHA E MONTEIRO, 2014)

A resistência à compressão pode ser variável de acordo com a utilização de água, de forma que, quanto menor a relação água/cimento, maior a resistência final do elemento estrutural (NEVILLE, 1997). Sendo assim, encontramos uma barreira, precisamos de um concreto mais fluido para o melhor acabamento das peças, mas ao promover alterações na quantidade de água, sabemos que consequentemente a resistência final do mesmo será afetada.

5.1.1 Composição

O concreto é um material de construção resultante da mistura, em quantidades racionais, de aglomerante (cimento), agregados (pedra e areia) e água (Universidade estadual de Campinas - UNICAMP, 2002).

Podemos também adicionar aditivos para a alteração das características do concreto. Para a mistura do concreto nos traços pré-determinados, será utilizado o aditivo plastificante ERCA, Fluxer PC 3605. Tal plastificante promove mudanças nas características já no estado fresco, é possível notar um aumento da sua fluidez, seguido de um aumento de temperatura do mesmo e, por fim, um endurecimento mais rápido

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5.1.1.1 Cimento

O cimento é o material obtido do aquecimento do calcário e argila até a sua sintetização, formando o clínquer de cimento. O clínquer é, então moído até obter-se um produto com uma textura mais fina (UNICAMP, 2002).

A palavra cimento vem do latim “caementu”, que se referia a uma espécie de pedra natural caracterizada por não esquadrejar. A origem do material é datada de cerca de 4500 anos atrás no Egito antigo, quando era utilizada a mistura de um gesso calcinado para a construção dos imponentes monumentos. Em grandes obras gregas e romanas como o Panteão e o Coliseu, foi presente a utilização de solos de origem vulcânica com propriedades de endurecimento após a adição de água. (BATTAGIN, 2009)

O desenvolvimento do cimento teve um salto em 1756, quando o inglês John Smeaton conseguiu obter um produto resistente calcinando calcários moles e argilosos. Já em 1818, o francês Viscat também obteve resultados misturando componentes argilosos e calcários. Porém o cimento Portland só foi patenteado após o inglês Joseph Aspdin, em 1824, queimou pedras calcárias e argilas, as transformando num pó fino. Essa mistura, em contato com água e após endurecimento não se dissolvia em água e tornava-se dura como as pedras utilizadas na construção. BATTAGIN, 2009)

5.1.1.2 Agregados

Como opção para agregados, tem-se materiais tanto naturais quanto artificiais com suficiente resistência, sem surtir efeito no endurecimento do concreto. Os mesmos não devem possuir impurezas como terra, argila, humus, dentre outros e tem quantidade tolerável de cloretos (no máximo 0,2%) e de sulfatos (no máximo 1%). O concreto ainda não deve possuir açúcar, pois o mesmo impede a pega do concreto (UNICAMP, 2002).

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5.1.1.3 ÁGUA

As águas geralmente são apropriadas para amassamento, cabendo uma atenção especial para águas de pântano ou rejeito industrial. A água do mas também não é adequada devido à presença de sal, fator gerador de corrosão. O nível de água é determinado pelo fator água-cimento, fator esse que varia geralmente entre 0,3 e 0,6. Quanto menor o nível de água, maior a resistência e menor a trabalhabilidade (UNICAMP, 2002)

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6 METODOLOGIA

Todas as etapas da execução do projeto serão realizadas no canteiro de obras da empresa Pisoforte Pré-moldados e da Construtora Lindóia.

6.1 GRANULOMETRIA

Inicialmente, será analisada a granulometria dos materiais que serão utilizados na produção do concreto. Tal granulometria tem fornecimento garantido pela empresa fornecedora de todos os agregados que serão utilizados nesse projeto.

6.2 PRODUÇÃO DO CONCRETO

Serão produzidos 3 traços diferentes para comparação, sendo um deles um traço de uso padrão da empresa de pré-moldados e outros dois elaborados a partir do método do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT).

O traço padrão utiliza apenas areia natural para o preenchimento da porção de agregados miúdos, enquanto os novos traços terão um tipo de agregado miúdo a mais para completar a porção. Para o segundo traço será utilizado pó de pedra em conjunto com a areia natural, e no terceiro, será utilizado granilha, também em conjunto com a areia natural.

6.3 CONCRETAGEM

A produção do concreto será realizada na usina de concreto localizada na Construtora Lindóia, e o concreto será misturado em caminhões betoneiras. A quantidade que será produzida de concreto para cada traço é de 1,8 m³, quantidade suficiente para a produção de 4 cochos (0,4 m³ cada) e com sobra de concreto para a realização dos ensaios previstos.

Após a concretagem das peças o concreto será devidamente vibrado para garantir a expulsão de eventuais bolhas de ar, assim como é realizado em todos os elementos da produção de pré-moldados.

6.4 REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS

Com o concreto ainda fresco, inicia-se a realização dos seguintes ensaios.

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Para a utilização do concreto usinado, é muito importante realizar testes para verificar se o concreto a ser descarregado está com as devidas especificações de projeto. Dos testes, o primeiro a ser realizado é o teste de abatimento do tronco de cone, teste que avalia a trabalhabilidade do concreto. (UFRGS, 2015)

Todo o ensaio deve estar de acordo com a norma NBR NM 67, sendo os procedimentos ditados a seguir:

 Umedecer o molde e a placa de base;  Colocar o molde sobre a placa;

 Pisar nas aletas para manter o molde estável;

 Encher todo o molde com concreto em três etapas, sendo que cada etapa consiste no preenchimento de 1/3 da altura do molde com concreto seguida do adensamento da camada com 25 golpes por haste de socamento;

 Rasar a superfície de concreto mantendo uma uniformidade na mesma;  Levantar o molde em um tempo de 5 a 10 segundos com um movimento

uniforme para cima;

 Medir o abatimento do concreto, mensurando a diferença da altura do molde e a altura do eixo do concreto.

6.4.2 Caixa L

O ensaio de caixa L é um ensaio utilizado para concretos com função de medir a fluidez do mesmo, verificando se ele atende ou não nossas exigências. As etapas do ensaio são, de acordo com a NBR 15823-4:

 Umedecer a caixa;

 Posicionar a caixa num local livre de desníveis;

 Com a porta fechada, preencher toda a parte vertical da caixa com concreto;

 Abrir a porta após 60 segundos de finalização do despejo do concreto;  Medir as alturas H1 e H2 conforme a figura a seguir.

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Figura 1 - Desenho esquemático - Caixa L

O interessante para o ensaio é a verificação da relação 𝐻1 𝐻2, tal divisão deve resultar num valor situado entre 0,80 e 1,00. Sendo também possível verificar a ocorrência de segregação, se houver, já que próximo às barras da caixa existirá maior concentração de agregado graúdo, enquanto no fim da mesma existirá mais argamassa. (DOS SANTOS, 2016)

Com o resultado do ensaio será possível verificar a fluidez do concreto, fator importante para a não ocorrência de vazios de concretagem já que, na indústria de pré-moldados em questão, foi possível observar que com a utilização de um concreto mais fluido, geralmente a peça apresenta uma superfície mais regular na hora da desforma.

6.4.3 Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos

O objetivo principal da indústria é promover peças de qualidade que, sobretudo gerem segurança às obras realizadas, portanto, o concreto deve, em primeiro lugar, atender as exigências de resistência. Sendo assim, o ensaio de compressão acaba se tornando fator determinante para essa pesquisa, já que no caso de uma resistência superior a 40mPa aos 28 dias, confirma que podemos utilizar os traços para peças estruturais.

O ensaio de compressão é bem difundido e, bastante simples, todo o procedimento deve ser realizado como preconiza a norma NBR 5738, que se refere à moldagem de corpos de prova cilíndricos de concreto, sendo as etapas de moldagem ditadas a seguir:

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 Revestir o molde com uma fina camada de desmoldante;

 Preencher o molde com concreto em duas etapas, sendo cara uma de metade da altura seguida de 12 golpes com a haste de adensamento;  Bater lentamente na face externa do molde, eliminando eventuais

vazios;

 Rasar a superfície do corpo de prova e mantê-lo em local livre de perturbações para endurecimento do concreto;

 Após o período de 24 horas, pode-se retira o corpo de prova do molde e colocá-lo em água;

 Serão moldados um total de 8 corpos de prova para cada traço, sendo 4 rompidos com 7 dias e 4 com 28 dias.

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7 CRONOGRAMA

ATIVIDADES

2019

JUL SET OUT NOV DEZ

Escolha do tema e do orientador Encontros com o orientador Pesquisa bibliográfica preliminar Leituras e elaboração de resumos Elaboração do projeto Entrega do projeto de pesquisa Revisão e entrega oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca

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8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

PEDERIVA, P. F. Comparação de custos envolvidos na construção de pavilhões com estruturas pré-moldadas e moldadas in loco. Monografia [Graduação em Engenharia Civil] - Ijuí, RS: Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, 2009.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248: Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro. 2003.

___. NBR 5739: Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro. 2018.

___. NBR NM 67: Determinação da consistência pelo abatimento do tronco cone. Rio de Janeiro. 1998.

___. NBR 15823-4: Concreto autoadensável. Parte 4: Determinação da

habilidade passante – Métodos de Caixa L e de Caixa U. Rio de Janeiro. 2017. INO, Akemi, LAVERDE, Albenise, Kirchheim, Ana P. et al. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo. v. 3, s. 7, cap 29, 2017.

ALMEIDA, Luiz C. de., Notas de aula, FEC-Unicamp, Campinas, 2002. MENEGUZZI, Clarissa, BIAVATTI, Camila – TESTES DE QUALIDADE DO CONCRETO USINADO RECEBIDO EM OBRA – 2015 -

https://www.normaseregras.com/normas-abnt/referencias/ - acesso em 31/10/2019. BATTAGIN, Arnaldo – UMA BREVE HISTÓRIA DO CIMENTO PORTLAND – 2009 - https://abcp.org.br/basico-sobre-cimento/historia/uma-breve-historia-do-cimento-portland/ - acesso em 31/10/2019.

DOS SANTOS, Jonatas, ANÁLISE DE CONCRETOS DE ALTA FLUIDEZ COMERCIALIZADOS EM SINOP – MT, COM OS ENSAIOS DE

CONTROLE DO CONCRETO AUTO-ADENSÁVEL, 2016. 29f. Projeto de Pesquisa – Universidade do Estado de Mato Grosso, Sinop, 2016.

MEHTA, P. Kumar.; MONTEIRO, Paulo. J. M. Concreto. Microestrutura, propriedades e materiais. 2 ed .São Paulo: IBRACON, 2014. 751 p.