PP MAIKO BRUSTOLIN

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

MAIKO C. BRUSTOLIN

ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DE CURA EM CONCRETOS,

PREPARADOS COM ADIÇÃO DE AREIA ARTIFICIAL, NA REGIÃO

DE SINOP-MATO GROSSO

SINOP/MT

2014/1

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

MAIKO C. BRUSTOLIN

ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DE CURA EM CONCRETOS,

PREPARADOS COM ADIÇÃO DE AREIA ARTIFICIAL, NA REGIÃO

DE SINOP-MATO GROSSO

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: Doutor André Luiz Nonato Ferraz.

SINOP/MT

2014/1

LISTA DE TABELAS

TABELA 1: Características físicas e mecânicas do concreto ...17 TABELA 2: Cronograma de atividades propostas ...20

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 : Esquema do processo de hidratação e endurecimento do concreto ...13 Figura 2: Curva de Gauss demonstrando a densidade de probabilidade da resistência à compressão do concreto ...15

LISTA DE ABREVIATURAS

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

fck – Resistência característica do concreto à compressão MPa – MegaPascal

NBR – Norma Brasileira

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

1. Título: Análise da eficiência da cura em concretos, preparados com adição de areia artificial, na região de Sinop, Mato Grosso;

2. Tema: Engenharia Civil;

3. Delimitação do Tema: Tecnologia do Concreto; 4. Proponente(s): Maiko C. Brustolin;

5. Orientador: Professor Dr. André Luiz Nonato Ferraz; 6. Coorientador: Vinícius Gonsales Dias;

7. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado e Mato Grosso;

8. Público Alvo: Instituições de ensino, pesquisadores e profissionais da grande área das Engenharias;

9. Localização: Universidade do Estado e Mato Grosso, Campus Universitário de Sinop, Avenida dos Ingás, 3001, Jardim Imperial, Sinop, Mato Grosso;

SUMÁRIO

5.1 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND ... 12

5.1.1 Hidratação de Cimento ... 12

5.1.1.1 Resistência a Compressão do Concreto ... 14

5.1.1.2 Cura do Concreto ... 15

5.1.1.3 Condições climáticas do Estado de Mato Grosso ... 16

6METODOLOGIA ... 17

6.1 ESTUDO TEÓRICO ... 17

6.2 ESTUDO EXPERIMENTAL ... 17

7CRONOGRAMA ... 20

1 INTRODUÇÃO

O concreto é um material de construção heterogêneo, composto por uma mistura de água, cimento e agregados, podendo ser acrescentado a sua mistura, aditivos, fibras e adições minerais. Sendo o este um dos materiais mais utilizados na construção civil, devido ao seu baixo custo, apresenta outras vantagens como fácil manuseio, grande disponibilidade de seus materiais, boa resistência a esforços solicitantes de compressão e relativa resistência à água e fogo.

A resistência à compressão do concreto é uma de suas principais propriedades, exigindo, assim, cuidados necessários para sua confecção, a fim de garantir a qualidade do mesmo, tendo como um dos principais destaques o processo de cura.

Entende-se que a cura do concreto é uma série de medidas e ações adotadas, que visam evitar a evaporação da água de amassamento do concreto e garantir a hidratação do cimento, completando, assim, a reação química entre o cimento e a água, que promovem o endurecimento da mistura.

“A cura pode ser realizada através de diversos métodos, sendo assim, importante analisar, dentre os diferentes processos, qual deles apresenta melhor resultado à resistência mecânica” (COSTA; SANTANA, 2010, p. 02).

O Estado de Mato Grosso apresenta, pela classificação de Strahler, dois grupos climáticos, sendo que em sua porção centro-norte predomina o clima equatorial, quente-úmido, com um período médio de 3 (três) meses secos e no restante do estado, o clima tropical seco-úmido, com períodos de 6 (seis) meses secos (MORENO et. al., apud DIAS, 2012, p.08).

Nestes períodos, o concreto tende a ter uma perda maior de água por evaporação, exigindo, assim, maiores cuidados quanto à cura, a fim de se evitar patologias como fissuração e retração do concreto.

Este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência dos processos de cura, na resistência e compressão do concreto, preparado com adição de areia artificial, tendo como variável complicadora o clima tropical do Estado de Mato Grosso.

2 PROBLEMATIZAÇÃO

Com base em leituras de pesquisas elaboradas em temas semelhantes pode-se chegar ao pode-seguinte questionamento. Qual a eficiência da cura, em 3 meios diferentes; água potável, água saturada com cal e caixa de areia úmida, aplicada em concretos preparados com adição de areia artificial, na região de Sinop, Mato Grosso?

3 JUSTIFICATIVA

“A Construção Civil, setor característico do desenvolvimento econômico, que promove melhorias de infraestrutura e habitação, provoca considerável impacto ao meio ambiente, principalmente ao elevado consumo de matérias-primas minerais” (ALMEIDA, 2005 apud SARAIVA, 2012, p. 5).

A presente pesquisa almeja o estudo da utilização de areia artificial, como substituto parcial do agregado miúdo, na confecção do concreto. A escolha deste material visa reduzir a exploração das reservas naturais de agregados miúdos e de buscar novas utilizações deste material na Construção Civil.

A pesquisa também visa avaliar a eficiência de técnicas de cura no concreto confeccionado com cimento Portland.

4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

O presente trabalho tem como objetivo avaliar a resistência de concretos preparados com adição de areia artificial, frente a distintos processos de cura.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Entre os objetivos deste trabalho pode-se citar:

1. Estudar maneiras de se contribuir com o meio técnico e meio ambiente, substituindo o agregado miúdo natural por areia artificial, reduzindo o impacto ambiental;

2. Avaliar a resistência à compressão axial do concreto entre 7 e 28 dias; 3. Analisar os resultados obtidos na cura do concreto produzido em 3 meios diferentes; água potável, água saturada com cal e caixa de areia úmida;

4. Definir qual dos processos de cura adotados apresenta maior eficiência, devido à influência sofrida pela variação climática da região de Sinop, Mato Grosso.

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

5.1 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND

Segundo Petrucci (1998), o concreto é um material de construção, constituído por mistura de um aglomerante, com um ou mais materiais inertes e água. 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.

O concreto, quando recém misturado deve apresentar propriedades de plasticidade que facilitem no seu transporte, lançamento e adensamento, quando endurecido, propriedades que atendam ao especificado projeto, como módulo de deformação, resistência à compressão, entre outras. (YAZIGI, 2007, p.12).

Azeredo, (2005, p. 136), expõe que,

quando o concreto é devidamente tratado, seu endurecimento continua a desenvolver-se durante muito tempo após a resistência suficiente para a obra. Esse aumento contínuo de resistência é uma qualidade peculiar do concreto que o distingue dos demais materiais de construção

A areia artificial ou industrial é um produto que deriva da rocha, após passar por processamento de britagem, até atingir a granulometria menor que 4,8 mm. Na maior parte desse processo industrial, a areia artificial é conduzida até os equipamentos de lavagem que retiram do produto final os finos em excesso.

“A areia artificial é um produto alternativo, que causa menor degradação ao meio ambiente. Se utilizada para levantamento de alvenarias denota maior aderência que a areia natural, pois possui grãos mais angulosos e ásperos” (TIECHER, 2003, p. 14).

5.1.1 Hidratação de Cimento

“A reação de hidratação, como a reação, entre os compostos presentes no cimento Portland com a água de amassamento, libera calor para o ambiente,

iniciando os processos que transformam uma mistura fluida em sólido” (TIBONI, 2007, p. 29).

Os componentes, com base em silicatos e aluminatos de cálcio, presentes na composição química do cimento formam estruturas cristalinas microscópicas juntamente com um gel formado no momento da hidratação, estas estruturas vão garantir o fenômeno conhecido como pega do concreto, sendo este período o inicio do endurecimento do concreto (DIAS, 2013, p. 12).

“O manuseio do concreto, depois do início da pega deve ser evitado, afim de não danificar as microestruturas responsáveis pelo processo de endurecimento do concreto, prejudicando seu desempenho final” (TOKUDOME, 2008, p. 12).

Figura 1: Esquema do processo de hidratação e endurecimento do concreto

Fonte: http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/150/artigo-a-influencia-da-temperaturana-desforma-do-concreto-151696-1.asp.

5.1.1.1 Resistência a Compressão do Concreto

Conforme Mehta e Monteiro (2006), a resistência de um material é avaliada pela sua capacidade de suportar esforços até suas falhas, sendo estas identificadas com o aparecimento de fissuras no material.

A resistência do concreto é a propriedade mais valorizada pelos projetistas e engenheiros de controle de qualidade. Embora o fator água-cimento tenha papel importante na resistência do concreto. Outros fatores como adensamento, forma e composição dos agregados e condições de cura também influenciam diretamente nesta propriedade (MEHTA, MONTEIRO, 2006, p. 43).

Normalmente, utiliza-se a resistência à compressão simples para medir a qualidade do concreto. Uma determinada resistência especificada pode ser obtida em menor prazo através de uma cura contínua. Quando a cura é interrompida permitirá que o concreto obtenha ganhos em resistência, porém, inferiores ao obtido por processos contínuos (BAUER, 1991, apud COSTA; SANTANA, 2010).

A resistência do concreto é medida através de corpos de prova, normatizados, usualmente são utilizados formas com 20 cm de altura e 10 cm de base, a resistência à compressão do concreto é medida após 28 dias, depois de feita a moldagem.

A resistência no período de 28 dias, em geral, apontam valores de 75% a 90% daquele especificado em projeto, sendo este conhecido como resistência característica do concreto (fck), este valor é adotada no cálculo das estruturas, sendo correspondente a uma probabilidade de ocorrência de 5% de valores menores que o especificado em análise das amostras (ARAÚJO et. al., 2000).

A Figura 2, abaixo, representa a distribuição estatística em função de um período determinado. Sabe-se que em processos como os da construção civil, quando bem elaborados e executados, originam desembolsos que tendem a se aproximar da curva de Gauss.

Figura 2: Curva de Gauss demonstrando a densidade de probabilidade da resistência à compressão do concreto

Fonte: (ARAUJO, 2010).

. 5.1.1.2 Cura do Concreto

A cura do concreto é um processo utilizado a fim de evitar a evaporação da água presente no mesmo, a perda da água afeta as reações de hidratação e, como consequência, o ganho de resistência.

A cura do concreto é a última etapa do processo de produção de concretos e deve ser bem executada, de forma a proporcionar os requisitos de qualidade desejados pelos usuários (NEVILLE, 1997, apud COSTA e SANTANA, 2010).

“A falha do processo de cura prejudica não só a resistência do concreto, como também pode torná-lo mais poroso, ficando mais permeável e propenso à fissuração, tornando o concreto vulnerável aos meios agressivos” (MARCELLI, 2007, p. 13).

Marcelli (2007) fala da importância na execução da cura em dias, onde fatores externos, como temperatura, baixa umidade e ventos, aumentam a taxa de evaporação da água de amassamento, prevenindo a formação de fissuras plásticas. A fim de evitar tais patologias, deve-se proceder a cura por um período mínimo de 7 a 10 dias, garantindo a integridade da obra.

5.1.1.3 Condições climáticas do Estado de Mato Grosso

“O Estado de Mato Grosso apresenta pela classificação de Strahler, dois grupos climáticos sendo que em sua porção centro-norte predomina o clima equatorial quente-úmido e nas demais regiões do estado, o clima tropical seco-úmido,” (PIAIA, 2003, p. 25).

As maiores temperaturas no estado ocorrem entre setembro e outubro e são considerados os meses mais quentes, podendo atingir temperaturas medias de 35o C, superando os 40o C em centro urbanos, esta situação ocorre devido ser, estes meses, a época mais seca do ano, recebendo, assim, maior incidência solar e devido a região Centro Oeste estar no paralelo onde ocorre maior radiação solar (HIGA, MORENO, 2005, p. 17).

Higa e Moreno (2005) comentam, ainda, a atenção que se deve dar aos períodos mais secos do estado, uma vez que a incidência de queimadas torna-se maior. A fumaça gerada juntamente com as partículas em suspensão presentes no ar auxilia na redução da umidade relativa do ar e do aumento das temperaturas.

6 METODOLOGIA

A presente pesquisa será baseada em estudos teóricos e estudo experimental. A seguir encontra-se a descrição dos mesmos.

6.1 ESTUDO TEÓRICO

Será elaborado o estudo teórico, tendo como base a pesquisa em livros, artigos e normas, buscando reunir informações necessárias para o desenvolvimento do trabalho, informações como elaboração correta da cura, informações já publicadas por pesquisadores e procedimentos para análise da resistência à compressão do concreto confeccionado.

6.2 ESTUDO EXPERIMENTAL

Cimento

O cimento “Portland CP II F 32” foi escolhido devido a sua grande utilização na região de Sinop, suas características físicas e mecânicas estão apresentadas na TABELA 1.

Agregados

A Areia Natural de extração utilizada é classificada como media. A areia artificial será produzida no Laboratório de Solos e Concretos no Campus Universitário da Universidade do Estado de Mato Grosso, localizado em Sinop-Mato Grosso. Para a caracterização destes materiais, a mesma deverá ser secada em temperatura ambiente e exposta ao sol.

Será utilizado o ensaio de determinação de composição granulométrica, conforme a norma NBR 7217, onde são separados os grãos da areia conforme o tamanho, através de peneiramento. Após ser pesada cada parte, far-se-á a soma das porcentagens acumuladas das peneiras da série normal, chegando, assim, ao módulo de finura, sendo este o máximo diâmetro das partículas igual ao número de peneira da série normal, na qual a porcentagem acumulada é inferior ou igual a 5%.

Dosagem do Concreto

Após a caracterização dos materiais, irá se iniciar a dosagem do concreto, o traço adotado será calculado para atingir a resistência de 25 Mpa, seguindo recomendações da norma ABNT (2007), na confecção do concreto será utilizado o cimento “Portland CP II F 32”, Brita de no.1, água potável, 70% de areia natural e 30% de areia artificial.

Será utilizado o Laboratório de Solos e Concretos do Campus Universitário da Universidade do Estado de Mato Grosso localizado em Sinop, Mato Grosso para elaboração do estudo experimental, contendo estas 5 (cinco) fases:

1ª fase: Preparo dos corpos de prova, com 30 amostras, no total, com dimensões 10X20 cm (diâmetro x altura), com concreto moldado in loco, com traço de resistência calculada igual a 25 MPa, sendo 10 amostras para a cura em água potável, 10 amostras para cura em água saturada com cal e 10 amostras para cura em caixa de areia úmida;

2ª fase: Será realizado o desmolde das amostras e, prontamente, os lotes serão submetidos às curas a serem analisadas;

3ª fase: Será feito nesta fase a ruptura do primeiro lote de corpos de prova (5 amostras para cada tipo de cura) com 7 dias a fim de avaliar as influências nos primeiros dias do concreto;

4ª fase: Será procedida a ruptura das 5 amostras restantes, de corpos de prova, dos lotes em análise, com a idade de 28 dias, conforme especificado na norma ABNT NBR 6118 (2004).

5ª fase: Serão elaborados os tratamentos estatísticos dos dados obtidos nas rupturas dos lotes analisados.

A análise a compressão será feita por compressão simples com prensa hidráulica manual seguindo todas as recomendações da ABNT (2007b). Os corpos de prova serão capeados com sistema de neopreme confinado seguindo a recomendação da ASTM (2000).

7 CRONOGRAMA

O cronograma mostra a previsão de tarefas futura, a partir da aprovação do presente Projeto de Pesquisa. A sequência de tarefas segue conforme a metodologia adotada e vai estabelecendo datas-limites para coleta de dados, análise, redação e conclusão do trabalho, como descrito na TABELA 2.

8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

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Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova.Rio de janeiro ,1994

_____.NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos, Rio de Janeiro, 1994.

_____.NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2004.

_____.NBR 9479: Câmaras úmidas e tanques para cura de corpos-de-prova de argamassa e concreto. Rio de Janeiro, 1994.

_____.NBR 15900: Água para amassamento do concreto. Rio de Janeiro, 2009.

_____.NBR NM 33: Concreto –Amostragem do concreto fresco. Rio de Janeiro, 1998.

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concretos com cura úmida e sem cura. Disponível em:

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DIAS, V. G. Análise da resistência mecânica a compressão do concreto submetido a diferentes processos de cura, 2013.

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HIGA, T. C. e MORENO, G. Geografia de Mato Grosso: Território, sociedade e ambiente. Cuiabá: Entrelinhas, 2005.

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